内照射损伤的诊断，主要依据人员同放射性物质的接触史、接触时间、剂量估计、临床症状和化验检查，以及放射测量结果进行综合判断。
一、全面收集患者与放射性物质的接触史
应尽量全面收集与放射性物质的接触史。在战时，应包括人员在放射性沾染区的停留时间，所处地区的照射量率，在沾染区是否饮用污染水，体表沾染检查结果及个人剂量检查仪读数等。平时，应包括人员接触放射性物质的种类，剂量水平、防护条件、工作场所的放射性沾染情况及本人职业年龄和卫生情况等。此外，还应听取有关人员介绍。
二、临床症状和详细医学检查
根据内照射放射病的临床特点，对病员进行临床经过的观察，特别要注意有无放射性物质进、出途径和停留部位的局部损伤表现。医学检查包括：一般检查、化验检查（重点是血液学），及各系统、器官的功能检查（如肝、肾、造血功能和脑电、心电检查等）。
三、体内污染的监测
依据放射性核素吸收、沉积、排出的特点、测定血、尿、便、痰液等的放射性；测量选择性沉积的组织、器官的放射性。测定方法有：放化分析、辐射仪器测定、个别组织及器官的体外测定等。体外测定用于释放γ射线的放射性核素，已成为重要的诊断手段。如应用放射性沾染测量仪测甲状腺的放射性碘的活度。可根据测得的计数率和测定时间，由仪器中的附表可查出并推算进入体内的放射性核素内照射剂量。
由于放射性物质在体内排泄速度较快，大多在进入体内后的最初几天排出体外，因此，对胃内容物，血、尿、便的放射性测定，必须尽早进行。
四、甲状腺和造血功能检查
甲状腺功能检查在诊断早期落下灰引起的内照射损伤中有重要价值，尤其是甲状腺吸131I能力和131I有效半减期的测定比较灵敏。
造血功能检查对亲骨性放射核素引起的造血组织损伤有重要参考价值。