代謝性酸中毒必須依據病史及實驗室檢查而進行全面診斷。一般按下列步驟進行：
1.確定代謝性酸中毒的存在同時進行動脈血氣和血生化指標的測定
若pH值降低、[HCO3-]過低、[H]過高或血AG特別高表示有代謝性酸中毒的存在。可以根據Henderson-Hasselbalch公式（H=24×PaCO2/HCO3-）來評價測定的實驗室數據是否可靠。由于測得的pH值與計算所得的H之間有直接的關系，當pH值為正常值即7.4時，H為40nmol/L。若變化超出上述范圍，提示數據存在實驗室誤差或上述指標并非同時測定。
進行全面的病史采集和體格檢查有助于提示潛在的酸堿平衡紊亂，如嘔吐、嚴重腹瀉、腎功能衰竭、缺氧、休克等均提示可能存在代謝性酸中毒。
2.判斷呼吸代償系統是否反應恰當
一般情況下代謝性酸中毒所致的PaCO2代償范圍，可用簡單的公式進行估計，最常用的為：①PaCO2=1.5[HCO3-]+8；②△PaCO2=1.2△[HCO3-]。如超出該范圍，表示有混合性酸堿平衡紊亂障礙存在。
3.計算陰離子間隙（AG）
在代謝性酸中毒中計算AG有助于判斷代謝性酸中毒的類型。
（1）若AG升高提示乳酸酸中毒、酮癥酸中毒、藥物或毒物中毒或腎功能不全等。
（2）若AG不增高，首先需除外低白蛋白血癥所造成AG不增高。如果無低蛋白血癥存在，酸中毒主要可能由HCO3-丟失以及過度產生一些酸，但它們所伴的陰離子在正常血中不存在；或者這些陰離子并不和H+或NH4+一起排泄。