不孕症的各种病因可能同时存在，因此，应根据特定的病史、体格检查、辅助检查结果明确诊断。
主要针对月经情况及相关的影响因素、婚育史、可能影响输卵管通畅度和盆腔环境的高危因素进行询问，初步判断是否存在排卵障碍或盆腔因素可能。（参见文后
体格检查包括全身检查和妇科检查。
主要是指体格发育及营养状况，如身高、体重、体脂分布特征、嗅觉、第二性征、有无甲状腺肿大、皮肤改变等。
应明确外阴发育、阴毛分布、阴蒂大小、阴道有无异常分泌物；子宫颈是否光滑，有无异常分泌物；子宫位置、大小、形状、质地、活动度；附件区有无增厚、包块和压痛；直肠子宫陷凹及宫骶韧带处有无结节和触痛；下腹有无包块、压痛和反跳痛。
辅助检查需根据病史和体格检查的线索提示进行选择，包括盆腔超声检查、激素检测、输卵管通畅度检查和其他检查。
应作为女性因素不孕症患者的常规检查，推荐使用经阴道超声[
（1）子宫位置、大小、形态、子宫肌层的结构、子宫内膜的厚度和分型：①子宫形态或结构异常，提示子宫畸形和发育异常的可能。②子宫壁的占位提示子宫肌瘤或子宫腺肌瘤的可能；占位的大小及与子宫腔的关系，子宫内膜线是否变形或移位，必要时可进行三维超声、MRI或宫腔镜检查。③子宫内膜形态异常或占位提示宫腔粘连、子宫内膜瘢痕化、子宫内膜息肉或黏膜下子宫肌瘤的可能。子宫内膜随卵泡的发育逐渐增厚，在成熟卵泡阶段厚度可达到9 mm。卵泡期的子宫内膜"三线征"清晰，为A型；排卵期的子宫内膜回声增强，"三线"依稀可见，为B型；黄体期的子宫内膜呈高回声征象，为C型。
（2）卵巢基础状态的评估：①测量卵巢的体积、双侧卵巢内直径2~9 mm的窦卵泡计数、优势卵泡的直径。正常双侧卵巢内直径2~9 mm的窦卵泡总数≥9个且单侧均<12个；1侧或双侧卵巢窦卵泡数≥12个为多囊卵巢的征象；双侧卵巢窦卵泡总数少于5~7个为卵巢功能减退征象，需要复查并结合其他指标综合判断。②确认卵巢内是否存在异常回声，如存在则需报告其性质、大小、与邻近器官的关系。泥沙样囊液回声提示子宫内膜异位囊肿可能；持续存在或增大的囊性或实性包块提示卵巢肿瘤可能；继发于促排卵周期的包块，需要与卵泡囊肿或黄体鉴别。
（3）超声排卵监测：动态监测卵泡发育及排卵情况，并同时进行子宫内膜的动态监测。
（4）卵巢外有无异常回声及其性质、形状、大小：卵巢外的腊肠状或串珠状不规则无回声区、内部可见不完全分隔带状强回声提示输卵管积水可能。盆腔积液或包裹性积液提示盆腔粘连可能。此外，还需鉴别输卵管卵巢囊肿、盆腔输卵管脓肿。
包括血FSH、LH、催乳素、雌二醇、睾酮、孕酮和促甲状腺素（thyroid stimulating hormone，TSH），各指标的临床意义不同。
（1）基础FSH水平反映了卵巢的窦卵泡储备，>12 U/L提示卵巢功能减退，≥25 U/L提示卵巢功能不全，≥40 U/L提示卵巢功能衰竭，<5 U/L提示血值较低。
（2）基础LH水平随卵巢功能减退而逐渐升高；LH/FSH比值≥2提示PCOS的可能。
（3）基础雌二醇水平一般不高于292.8 pmol/L（即80 pg/ml），升高提示卵巢功能减退可能。卵泡期雌二醇水平随卵泡的生长逐渐升高，卵泡成熟时可达每个卵泡1 098 pmol/L（即300 pg/ml）。
（4）如果FSH、LH、雌二醇3种激素的基础水平均偏低，提示低促性腺激素性排卵障碍；如果FSH和LH水平升高，伴雌二醇水平下降，提示高促性腺激素性排卵障碍或卵巢功能减退。
（5）催乳素水平升高时需要排除干扰因素后复查，必要时行垂体CT或MRI检查排除垂体腺瘤。高催乳素血症伴有月经周期紊乱、闭经、卵泡发育异常、黄体功能不足时，可考虑为不孕症的原因。
（6）睾酮水平超过医疗机构自己实验室正常值上限的2.0~2.5倍，提示卵巢或肾上腺存在分泌雄激素的肿瘤可能。
（7）黄体期孕酮>9.51 nmol/L（即3 ng/ml）提示近期有排卵；黄体中期的孕酮水平可反映黄体功能[一般高于31.7 nmol/L（即10 ng/ml）]，但准确的阈值难以确定。
（8）月经周期中期尿LH水平激增间接预示排卵的发生，可动态监测，排卵多出现在LH峰后1~2 d。
除上述经典的内分泌指标外，抗苗勒管激素（anti-Müllerian hormone，AMH）开始逐渐广泛应用于评价卵巢储备，其水平在月经周期的各时期相对稳定，与基础窦卵泡计数有很强的相关性，但由于个体差异较大，目前并没有公认的诊断界值或参考值范围。此外，还需注意应用外源性激素（如口服避孕药、促性腺激素释放激素）、肥胖、低促性腺激素性性腺功能减退可能会影响AMH的检测结果。
推荐使用子宫输卵管X线造影作为输卵管通畅度的一线筛查，三维实时超声子宫输卵管造影在一定条件下可以作为诊断依据。造影应在月经、短效口服避孕药使用周期或无排卵周期，阴道流血干净后3~7 d进行，检查前夫妻避免性生活并排除生殖系统炎症。检查时注意观察宫腔形态，输卵管走行、形态、位置，以及盆腔内造影剂的弥散情况。子宫输卵管造影可以提示宫腔形态异常，如宫腔粘连、宫腔占位和子宫畸形等。输卵管走行僵直、显影中断、造影剂在输卵管内积聚或盆腔弥散欠佳，提示输卵管通畅度异常、梗阻和盆腔粘连的可能；造影剂在输卵管远端膨大积聚提示输卵管积水可能。但需注意子宫输卵管造影属于侵入性操作，因而并不是首选检查，其适于基于男性精液常规分析、盆腔双合诊、排卵监测或治疗性诊断未能明确不孕症病因时的诊断，或拟行人工授精的不孕症患者。
（1）基础体温测定：基础体温测定可作为年轻、试孕阶段、月经失调的女性因素不孕症患者初步的自测方法，可配合其他排卵监测方法同时进行，不能单独作为本周期排卵预测的方法。
（2）腹腔镜或宫腔镜检查：腹腔镜不作为常规检查，主要适用于有阳性体征而影像学检查无法确定病因，或有其他适应证，或为确立原因不明不孕症诊断的患者。宫腔镜也不属于常规检查，而是用于影像学检查疑似或提示宫腔异常者以进一步明确诊断，可与治疗同时进行。检查应在月经、短效口服避孕药使用周期或无排卵周期，阴道流血干净后3~7 d进行。
（3）其他影像学检查：其他影像学检查是指CT或MRI检查，适用于病史、体格检查和（或）基本辅助检查提示肿瘤或占位性病变等异常的患者，以明确诊断。
男性病史的重点采集内容主要关注性生活情况、婚育史、是否存在可能影响生育能力的全身性疾病、专科疾病或其他危险因素。（参见文后
男方体格检查也包含全身检查和生殖系统专科检查两方面。
包括身高、体重、血压、躯干肢体比例、嗅觉、第二性征（喉结、体毛分布、有无男性乳房女性化等）。
明确有无包茎或包皮过长；有无尿道下裂、严重阴茎弯曲、瘢痕、硬化斑块、赘生物、溃疡或尿道分泌物；睾丸形状、体积和质地，有无下降不全、异位或回缩；附睾能否触及，有无囊肿、结节及压痛；输精管能否触及，有无中断、增粗、结节及触痛；有无阴囊肿块；有无精索静脉曲张及分级；腹股沟区有无疝、瘢痕或淋巴结肿大；前列腺大小、质地是否均匀、有无结节和压痛；精囊能否触及、有无压痛。
精液分析应作为男性患者的常规检查，需行2~3次精液分析，以获取基线数据。检查时间为禁欲2~7 d，每次检查的禁欲时间尽可能恒定。男性的精液性状需要与临床指标结合起来加以分析、理解；无论对于个体或是人群，精液的性状变化较大；因此，其检查结果并不是决定夫妇能否生育的唯一因素，这一参考值范围也只是对男性的生育状态提供参考性指导[
对于少精子症患者根据精子浓度进行分度，（1）轻中度少精子症：连续2~3次标准的精液分析，精子浓度在5×106/ml~<15×106/ml之间；（2）严重少精子症：连续2~3次标准的精液分析，精子浓度在1×106/ml~<5×106/ml之间；（3）极严重少精子症：连续2~3次标准的精液分析，精子浓度<1×106/ml；（4）隐匿精子症：新鲜标本中未观察到精子，但离心后沉淀物检查中可发现精子。
血清激素检测不是必须项目，如存在以下情况需要测定相关的生殖激素水平：（1）精子浓度低于10×106/ml；（2）性功能障碍；（3）有其他提示内分泌疾病的临床表现。生殖激素测定应至少包括FSH和睾酮。如睾酮水平降低应复查，并进一步检测LH和催乳素。见
男性基础生殖激素水平的临床意义
| FSH | LH | 睾酮 | 催乳素 | 临床意义 |
|---|---|---|---|---|
| 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 生精功能正常 |
| 减低 | 减低 | 减低 | 正常 | 低促性腺激素性性腺功能减退 |
| 升高或正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 生精功能障碍a |
| 升高 | 升高 | 正常或减低 | 正常 | 睾丸功能衰竭或高促性腺激素性性腺功能减退 |
| 正常或减低 | 正常或减低 | 减低 | 升高 | 分泌催乳素的肿瘤 |
注：a部分生精功能障碍患者可表现为FSH水平正常，但FSH水平升高可明确提示生精功能障碍
生殖系统检查中有可疑异常发现时可行相关的超声检查，包括前列腺、精囊腺、睾丸、附睾、阴囊内血流、精索等。
（1）性高潮后尿液检查：适用于性高潮后无精液排出或精液量少于1 ml的患者（除外双侧输精管发育不全或有性腺功能减退的临床表现者），以确诊是否存在逆行射精。
（2）精浆抗精子抗体的测定：考虑是否存在免疫性不育，不作为独立的诊断指标。
（3）遗传学筛查：染色体核型分析及Y染色体微缺失检查适用于无精子症或严重少精子症患者、CFTR基因筛查适用于单侧或双侧输精管缺如的无精子症患者，Kal基因筛查适用于疑似Kallmann综合征的患者。
（4）下丘脑-垂体区域的影像学检查：适用于高催乳素血症及促性腺激素分泌不足的患者。
（5）诊断性睾丸活检：适用于无精子症患者，以评估睾丸的生精功能、鉴别梗阻性与非梗阻性无精子症。