Het stellen van de diagnose CS is geen eenvoudige zaak. Het is belangrijk een somatische, vaak neurologische, oorzaak voor de klachten (DSM-IV-criterium D) uit te sluiten. Dit is de taak van de somatisch specialist, meestal de neuroloog. Naast het klinisch neurologisch onderzoek, waarbij tijdens het lichamelijk oriënterend onderzoek ook gekeken wordt naar voor de CS typerende inconsistenties in het klachtenpatroon (bijv. geen gevoel hebben in de hand terwijl het gevoel boven de pols naar de schouder geheel intact is; geluid maken tijdens het hoesten bij een conversieve afonie), heeft men tegenwoordig de beschikking over technisch geavanceerde apparatuur voor het onderzoek van zenuw- en spierstelsel. Toch blijft de differentiële diagnostiek ingewikkeld (zie Stone & Zeman, 2001, voor richtlijnen neurologisch onderzoek). Achteraf kan bijvoorbeeld blijken dat de klachten toch veroorzaakt worden door een neurologische aandoening of dat er sprake is van een dubbele diagnose, zoals de aanwezigheid van een neurologische stoornis én een CS. Sommige neurologische beelden kunnen zich aanvankelijk ook openbaren met klachten die sterk lijken op die van een CS, maar zijn in de beginfase nog niet te detecteren als neurologisch, zoals multiple sclerose. Als het lichamelijk onderzoek langer geleden is of als een goede behandeling niet tot verbetering, maar zelfs tot verergering of generalisatie van de klachten leidt, is herhaald onderzoek aangewezen.
