眼外肌外傷多合並其他損傷，並且病因比較復雜，因此，診斷是有一定難度的，常見的診斷方法如下：
1.詳細了解傷情包括頭顱、眼眶X線片或CT掃描，腦電圖檢查，眼肌麻痺非手術治療恢復情況等。
2.細致檢查眼部情況包括視力、眼底、視野、復視檢查、眼位、眼球運動、等。眼外肌外傷後引起復視、斜視和代償頭位，應首先查清是一條還是多條肌肉受累，對垂直性斜視更為重要。通過上述方法查出麻痺肌、判斷復視由哪幾條肌肉損傷引起。
3.繼發性偏斜有些輕度的眼外肌麻痺可表現為繼發性偏斜大於原發性偏斜。陳舊性麻痺性斜視有肌肉攣縮時，則有一定的共同性，不易查出麻痺肌。有時在鑒別兩個垂直肌肉何者為麻痺肌，也常有困難，需作Hess屏檢查，或Bielschowsky歪頭試驗、Parks三步法檢查才能鑒別。
4.眼外肌外傷後的追蹤觀察對明顯的銳器傷、受傷部位明確者，常可做出判斷，但對眼外肌損傷後，眼睑水腫，不能睜眼的患者待水腫消失後才能進行檢查。在治療與追蹤觀察中需要判斷病情究竟在好轉還是繼續進展，常用的方法為Hess屏檢查以及三稜鏡遮蓋法和同視機檢查等。