Poiché la fibrillazione può non portare a sintomi e può essere intermittente, la sua diagnosi è generalmente difficile. Controllare il battito cardiaco per capire se è irregolare può essere un buon indicatore per scoprire la fibrillazione atriale ma, per poterla accertare (diagnosticare) è comunque necessario un elettrocardiogramma e una visita cardiologica.
Per controllare correttamente le pulsazioni, è necessario:

riposare in posizione seduta per cinque minuti evitando di fumare o di consumare caffeina prima di effettuare la misurazione
stendere il braccio sinistro con il palmo della mano rivolto in su ed il gomito lievemente piegato
poggiare con fermezza i polpastrelli del dito indice e medio della mano destra sul polso sinistro, verso la parte esterna (lato del pollice)
contare il numero di battiti in un minuto con l’aiuto della lancetta dei secondi dell'orologio, o di un cronometro

In alcuni casi se la frequenza cardiaca è alta, e la pressione è bassa il polso può diventare filiforme e quindi può essere difficile controllare la frequenza cardiaca dal polso radiale.
A riposo, la normale frequenza cardiaca dovrebbe essere fra i 60 e i 100 battiti al minuto. In presenza di fibrillazione atriale il battito può arrivare ben al di sopra di questi valori e l'intervallo tra un battito e l'altro e l'intensità degli stessi sono irregolari.
Quando rivolgersi al medico
Occorre rivolgersi al medico se:

si nota un cambiamento improvviso nelle pulsazioni
il battito è consistentemente minore di 60 o maggiore di 100 (in particolare se si è in presenza di altri sintomi quali affanno e stanchezza)

In caso di dolore al petto è necessario rivolgersi al medico urgentemente.
Se sospetta la presenza di una fibrillazione atriale, il medico esegue un elettrocardiogramma (ECG) e prescrive una visita cardiologica per ulteriori accertamenti. La fibrillazione atriale viene diagnosticata solo se al momento dell’esecuzione dell’esame elettrocardiografico l’aritmia è in corso.
I cardiologi specializzati nella valutazione dei disturbi elettrici del cuore sono gli elettrofisiologi. Essi possono suggerire ed eseguire l'ablazione transcatetere, una procedura per trattare la fibrillazione atriale.
Elettrocardiogramma (ECG)
L'ECG è l’esame che registra il ritmo e l'attività elettrica del cuore. Normalmente si esegue in ospedale o in ambulatorio, richiede solo pochi minuti e non è doloroso; durante il suo svolgimento delle piccole ventose metalliche chiamate elettrodi, connesse con dei cavi al dispositivo per l'ECG, sono posizionate su braccia, gambe e torace. Ogni volta che il cuore batte, produce segnali elettrici, il dispositivo per ECG registra questi segnali sulla carta.
Se si verifica un episodio di fibrillazione atriale durante un ECG, vengono registrati segnali elettrici anomali. Questa rilevazione accerta (diagnostica) la fibrillazione atriale e permette di escludere altre malattie.
Poiché può essere difficile cogliere l'episodio di fibrillazione atriale, il medico può richiedere di indossare un piccolo apparecchio ECG portatile (cosiddetto “Holter”) durante il normale svolgimento delle attività quotidiane. Questo strumento tiene traccia del battito continuativamente per 24 ore, o dalla sua accensione al verificarsi della fibrillazione atriale fornendo così la possibilità di valutare il ritmo cardiaco per un periodo prolungato. Generalmente, si richiede al paziente di tenere un diario con orario e attività svolte in modo da poter descrivere eventuali disturbi (sintomi) che si verifichino durante le ore di registrazione dell'attività cardiaca.
L'holter cardiaco, può essere collocato in una tasca, fissato alla cintura o ad una apposita tracolla posta intorno alle spalle.
Ulteriori esami
Altri accertamenti per la fibrillazione atriale includono:

ecocardiogramma, è una scansione ad ultrasuoni che produce un'immagine in movimento del cuore. Tramite l'ecocardiogramma è possibile identificare aree di scarsa circolazione sanguigna, valvole cardiache anormali e alterazioni nel funzionamento del muscolo cardiaco
radiografia toracica, serve per identificare vari tipi di problemi polmonari che potrebbero aver causato la fibrillazione atriale
analisi del sangue, possono evidenziare cause che determinano aumento della frequenza cardiaca come anemia, disturbi delle funzioni renali, o ipertiroidismo