Un diagnóstico de síndrome de Klinefelter se confirma con análisis de sangre.
Se puede diagnosticar antes o inmediatamente después del nacimiento.
En otros casos, el síndrome de Klinefelter se identifica durante la infancia cuando se desarrollan dificultades de aprendizaje o de comportamiento, o en la época de la pubertad cuando los cambios físicos esperados se retrasan o no ocurren.
Debido a que los síntomas no siempre son obvios, es posible que no se diagnostique a un adulto hasta que busque ayuda médica para la infertilidad, la pérdida del deseo sexual o una fractura ósea. La mayoría de los casos de Klinefelter se diagnostican en la edad adulta.
Creemos que hasta el 75% de los hombres con síndrome de Klinefelter nunca se diagnostican y permanecen sin tratamiento de por vida, posiblemente porque los médicos no revisan de forma rutinaria el tamaño de los testículos.