In Nederland worden alle pasgeborenen 3 tot 7 dagen na de geboorte gescreend op PKU, met 'de hielprik'. Blijkt uit de screening dat de baby mogelijk PKU heeft, dan wordt het kind direct verder onderzocht in een universitair medisch centrum. Bloed- en eventueel urineonderzoek geeft duidelijkheid over PKU of variant-PKU. Soms wordt ook een zogenoemde BH4-belastingtest gedaan. BH4 is een stof die het niet goed werkende enzym (fenylalaninehydroxylase) kan helpen beter te werken — al werkt dit maar bij een deel van de patiënten. Blijkt dat een kind PKU heeft, dan wordt de behandeling direct gestart.

Het is mogelijk om met DNA-onderzoek de genetische oorzaak van de ziekte te onderzoeken. Ook kan met prenatale diagnostiek tijdens de zwangerschap worden onderzocht of een volgend kindje in het gezin ook PKU heeft.