קיימים מספר קריטריונים לאבחון האוטיזם על פי המדריך הסטטיסטי לאבחון DSM-4:

1. פגיעה איכותית באינטראקציה חברתית הדדית. תחום זה כולל היעדר הדדיות ויחסי גומלין חברתיים רגשיים, כישלון בפיתוח יחסים עם בני אותו הגיל ופגיעה בהתנהגות לא-ורבלית (שפת גוף).
הפגיעה באה לידי ביטוי לפחות בשניים מתוך ארבעת המאפיינים האלה:
  - פגיעה ניכרת בשימוש במספר התנהגויות לא-ורבליות, כגון - קשר עין, הבעות פנים, תנוחות גוף         ג'סטות (מחוות) ליצירת אינטראקציה חברתית.
  - כישלון בפיתוח יחסים עם בני אותו הגיל בהתאם לרמה ההתפתחותית.
  - היעדר חיפוש ספונטאני אחר שיתוף בהנאה, עניין או הישגים עם אנשים אחרים.
  - היעדר הדדיות חברתית או רגשית.

2  2. פגיעה איכותית בתקשורת. תחום זה מתבטא לעתים בעיכוב או בהיעדר התפתחות שפה מדוברת, מבלי שייווצר ניסיון של פיצוי בתקשורת חליפית; היעדר משחק; פגיעה ביכולת לנהל או ליזום דו-שיח.
הפגיעה באה לידי ביטוי לפחות באחד מתוך ארבעת המאפיינים האלה:
 - עיכוב או היעדר התפתחות שפה מדוברת.
 - אצל פרטים עם דיבור מתאים - פגיעה ניכרת ביכולת ליזום או לקיים שיחה עם אחרים.
 - שימוש סטריאוטיפי או חזרתי בשפה אידיוסינקראטית.
 - ליקוי בהתפתחות משחקי הדמיה או  משחק חיקוי חברתי בהתאם לרמה ההתפתחותית.

3. 3. דפוסי התנהגות, עניין ופעילות סטריאוטיפים מוגבלים החוזרים ונשנים. התנהגות זו מתבטאת בדבקות קומפולסיבית למנהגים קבועים ולטקסים שאינם פונקציונאליים.
הפגיעה באה לידי ביטוי לפחות באחד מתוך ארבעת המאפיינים האלה:
 - התעסקות כוללת בדפוס עניין סטריאוטיפי ומוגבל, אחד או יותר, אשר הינה אבנורמלית בעצמתה או בהתמקדותה.
 - דבקות קומפולסיבית במנהגים שגורים וקבועים לא פונקציונלים או בטקסים.
 - תנועתיות מוטורית חזרתית סטריאוטיפית (נפנוף או סיבוב אצבעות או ידיים, או תנועתיות יתר של הגוף כולו).
 - התעסקות עיקשת בחלקי חפצים.
גם כן מודגש שהילד עם האוטיזם מראה את הקריטריונים הנ"ל לפני גיל 3.

אבחנה מבדלת בין האוטיזם לליקויים התפתחותיים אחרים, היא אתגר למאבחן.  אין מבדקים רפואיים המעידים על אוטיזם והאבחנה צריכה להתבסס על תהליך קליני מורכב ומקיף, המתבצע על ידי אנשים מקצועיים המאומנים בכך.
הדגש באבחון האוטיזם הוא על הערכה רב ממדית ועל תצפיות, המתבצעות ע"י צוות רב מקצועי.  תצפיות לדרך שבה הילד יוצר קשר עם אחרים ועם סביבתו.  וחיוני לבצע הערכה התנהגותית, תקשורתית, קוגניטיבית והתפתחותית.  נוסף לכך, יהיה ריאיון עם ההורים המוסיף מידע על ההיסטוריה ההתפתחותית ודרך ראייתם את הבעיה.
על מנת להגיע לאבחנה נכונה ולהתאמת הטיפול לילד, הוא חייב לעבור בדיקה רחבה ומקיפה, שאחד ממרכיביה הוא מבחן סטנדרטי לאינטליגנציה או סטנדרטי התפתחותי.  יש לבחור בכלי הערכה מתאים בכדי לאפשר הערכה נכונה לגבי רמת תפקודו של הילד.
להלן התייחסות למספר כלי הערכה:
1) אחד הסולמות לדירוג התנהגותי הינו סולם לדירוג אוטיזם Childhood Autism Rating - CARs.  סולם זה מתבצע ע"י איש מקצוע מנוסה ומיומן, לאחר תצפית באינטראקציה חברתית ותקשורתית של הילד עם סביבתו.  הכלי מורכב מ- 15 פריטים, כאשר כל אחד מ- 15 הפריטים מדורג על פי סולם של 4 נקודות.  הדירוגים מתבססים המידה בה שונה התנהגות המאובחן מהתנהגות רגילה של בני גילו.  הדירוגים נמצאים בטווח של 15-60 נקודות.
יתרונות ה- CARs כוללים הסתכלות קלינית של איש מקצוע המתמצא באוטיזם ומתן משקל ותשומת לב לגיל הכרונולוגי ולרמה ההתפתחותית של הילד.
2)  Autistic Diagnostic Interview-Revised : ADI-R.  זהו ריאיון המבוסס על איסוף שיטתי של מידע על התפתחות הילד מינקות ואילך, והוא מיועד בעיקר לאבחון אוטיזם טיפוסי לצורכי מחקר.
3) Autism Diagnostic Observation Schedule (Generic Form) : ADOS-G.  בכלי זה נעשית תצפית קלינית בפעילות מתוכננת ומובנית, שנועדה להעריך את תפקוד הילד בתחום החברתי והתקשורתי.
4) Gilliam Autism Rating Scale: GARS.  שאלון המיועד למילוי על ידי הורים, מורים ואנשי מקצוע אחרים, במטרה לגלות את חומרת התסמינים אצל מאובחנים בני 3-22 שנים.

לעיתים, אבחנה מבדלת בין תסמונת האוטיזם ללקויות אחרות קשה, ומכאן הצורך במיומנות מקצועית על מנת לבצע אבחנה מבדלת בין אוטיזם ובין תסמונות אחרות.