Om de stoornis te kunnen vaststellen, zijn een volledige anamnese, het gebruik van een slaapdagboek of een actigrafisch onderzoek nodig. (Bij een actigrafie krijgt de betrokkene een bewegingsdetector om de pols waarmee de motorische activiteit over een langere periode wordt geregistreerd. Mits gedurende minstens zeven dagen gebruikt, kan deze motoractiviteit gebruikt worden om de slaap-waakpatronen weer te geven.) Om er zeker van te zijn dat de betrokkene een consistent uitgesteld slaap-waakpatroon vertoont, moeten er ook weekenden, wanneer de sociale en beroepsmatige verplichtingen minder strikt zijn, zijn opgenomen in de periode die wordt gemeten. De fasemarker die het meest algemeen beschikbaar is, is dim light melatonin onset (DLMO), waarmee in het laboratorium kan worden afgeleid op welk tijdstip de melatonineproductie in het speeksel bij het donker worden op gang komt. Niet alle mensen bij wie een vertraagde slaapfase is vastgesteld, vertonen echter een vertraagde DLMO-tijd. Een onderzoek wees uit dat bij slechts 57% van de mensen sprake was van een vertraagde slaapfase door fysiologische factoren (gemeten aan de hand van een DLMO-tijd die optrad na de gewenste bedtijd), terwijl de resterende 43% een DLMO-tijd had die plaatsvond vóór de gewenste bedtijd. Zoals eerder opgemerkt kan gedrag bij deze laatste groep (met een vroegere DLMO) een overheersender rol spelen dan een fysiologische verandering van het circadiane systeem. Gezien dit feit kunnen fasemarkers uiteindelijk meer waarde hebben voor het optimaliseren van de timing van de behandeling en/of als een maat voor de respons op de behandeling.
