Діагноз ставиться на підставі комплексу епізоотологічних, клінічних, патологоанатомічних даних, результатів бактеріологічних досліджень і зараження лабораторних тварин. Для бактеріологічного дослідження направляють тільки свіжий матеріал від тварин, що не піддавалися лікуванню. У лабораторію направляють кров, шматочки паренхіматозних органів (селезінки, печінки, нирки, уражених часток легенів, лімфатичних вузлів, трубчастої кістки). Бактеріологічне дослідження передбачає мікроскопію мазків-відбитків з уражених органів або мазків крові, виділення збудника шляхом посіву на поживні середовища, його ідентифікацію і визначення вірулентності пастерелл. Діагноз на пастерельоз, викликаний P. multocida, вважається встановленим при одночасному виділенні вірулентних пастерелл з крові або декількох паренхіматозних органів, що обумовлюють загибель білих мишей через 24-60 год після їх підшкірного зараження. Виділення вірулентних або слабовірулентних (вбивають білих мишей при підшкірному зараженні через 72 год і більше) пастерелл тільки з легких не є підставою для постановки діагнозу на пастерельоз, так як в даному випадку може мати місце здорове пастереллоно- сітельство або наявність пневмонії, зумовленої пастерелл серовариантов А і Д. Виділення з легких хворих тварин P. multocida серовариантов А чи Д і P. haemolytica дає підставу на постановку діагнозу при легеневій пастереллезе.
Гостро протікає пастерельоз великої рогатої худоби (особливо отечную форму) слід відрізняти від сибірської виразки, емкара. При антраксом набряки не серозні, а геморагічні, до того ж різко збільшена селезінка. Набряки при емкаре відрізняються крепітацією. При захворюванні молодняку необхідно виключити сальмонельоз. Для цієї хвороби характерні дифтеритическое запалення кишечника і значне збільшення селезінки, чого не буває при пастереллезе. Однак вирішальні для діагностики дані у всіх випадках дає бактеріологічне дослідження. При захворюванні свиней насамперед виключають класичну чуму, яка часто ускладнюється пастереллезом як вторинної інфекцією. Однак чума швидко і широко поширюється, а пастерельоз реєструється в основному у вигляді спорадичних випадків. Крім того, для чуми свиней типово дифтеритическое запалення слизової товстих кишок з утворенням шаруватих струпьев (бутонів). Цього немає при пастереллезе (уражаються в основному органи грудної порожнини). Сибірську виразку, пику, сальмонельоз, гемофілезний полісерозит свиней виключають за даними бактеріологічного дослідження. Найбільш часто в асоціації з пастереллезом протікає гемофілезний полісерозит, гемофілезная плевропневмонія і сальмонельоз. При цьому поряд з ураженням органів дихання при асоціації з гемофілезним полисерозитом відзначаються артрити, ознаки ураження ЦНС, які проявляються епілептичними припадками, втратою зору, ураженням суглобів кінцівок. Летальність при поєднаному перебігу пастерельозу і гемофілезного полисерозита вище в 1,5-2 рази.