Per accertare (diagnosticare) l'embolia il medico si informa sui disturbi comparsi, sullo stato di salute presente e passato (anamnesi passata e recente), prescrive l'esecuzione di alcuni esami strumentali e di alcune indagini di laboratorio e effettua la visita medica. Per quanto riguarda l'anamnesi, il medico chiede se la persona ha già sofferto in passato di una trombosi venosa profonda, se ha elevati fattori di rischio come, ad esempio, il colesterolo alto (ipercolesterolemia), l'abitudine al fumo, malattie cardiovascolari, se è stata sottoposta a interventi chirurgici. L'anamnesi dettagliata assieme alla corretta valutazione dei disturbi (sintomi), può far sospettare la presenza di una embolia.
Per confermare la presenza di una trombosi, e per riconoscere i segni di una trombosi venosa profonda (DVT) avuta in passato, sono importanti alcuni esami sulla funzionalità degli arti inferiori, il controllo della pressione arteriosa e la verifica della corretta funzionalità di cuore e polmoni.
L'angiografia polmonare è l'esame più accurato nel'accertare (diagnosticare) eventuali ostruzioni a livello del circolo sanguigno polmonare. Si effettua inserendo una cannula attraverso il braccio, facendola avanzare fino ai vasi sanguigni polmonari e iniettando del liquido di contrasto. Tramite un tipo di radiografia chiamata radioscopia, si osserva il flusso sanguigno nei polmoni; se viene scoperto un coagulo, può essere rimosso direttamente tramite la cannula o, in alternativa, attraverso la inoculazione di un farmaco specifico per farlo dissolvere. Tuttavia, a causa di possibili effetti collaterale, attualmente l’angiografia polmonare è stata per lo più sostituita dalla TC del torace con mezzo di contrasto (angio-TC).
La scansione tomografica computerizzata (TC) consente di accertare sia la DVT degli arti inferiori che l'embolia polmonare. Consiste nell'introduzione in vena di un liquido di contrasto (mezzo di contrasto) e nell'osservazione del flusso sanguigno attraverso uno scanner che consente di osservare approfonditamente ogni angolazione. La TC del torace con mezzo di contrasto (angio-TC) è il migliore esame per evidenziare la maggior parte delle embolie polmonari.
L'esame a ultrasuoni permette di osservare l'eventuale presenza di coaguli nel circolo venoso profondo degli arti inferiori (DVT). Utilizza onde sonore ad alta frequenza, il cui eco produce immagini visive dell'interno delle vene. Il test ad ultrasuoni non è invasivo e non comporta rischi particolari: si applica del gel sulle gambe e, tramite uno scanner, si inviano ultrasuoni attraverso la superficie cutanea. Un computer collegato allo scanner traduce l'eco in immagini, permettendo al medico di stabilire se il sangue scorre regolarmente o se vi siano emboli presenti. Di contro, poiché le onde sonore viaggiano meno bene attraverso l'aria presente all'interno del corpo, l'esame non è particolarmente indicato per le embolie di tipo gassoso.
La scintigrafia ventilo-perfusoria  permette di visualizzare i polmoni per verificare se il flusso di sangue (e di ossigeno) al loro interno sia corretto. Rappresenta un valido e consolidato metodo utilizzato nei casi di sospetta embolia polmonare. L'esame si è dimostrato estremamente sicuro e sono state descritte poche reazioni allergiche. Richiede l'iniezione in vena di un mezzo di contrasto radioattivo in grado di evidenziare l'area interessata da un eventuale coagulo. Le immagini del flusso attraverso i polmoni si associano a quelle della ventilazione che possono essere ottenute con diversi traccianti. Se viene evidenziata una zona di minor ventilazione e di minor flusso sanguigno è possibile iniziare una terapia anticoagulante a lungo termine per la dissoluzione del coagulo.
L'ecocardiogramma è estremamente utile per accertare l'embolia e definire la terapia, in particolar modo in situazioni di emergenza, poiché almeno un quarto delle persone colpite da embolia polmonare presenta una dilatazione del ventricolo destro del cuore (VD). L'ecocardiografia risulta anche utile ad escludere un'embolia polmonare in persone in stato di shock o di pressione arteriosa bassa (ipotensione).
La determinazione nel sangue del D-dimero permette di sospettare la presenza di emboli nei polmoni o di trombosi venosa profonda (DVT). Elevati valori di questo prodotto della degradazione della fibrina sono un valido supporto per la valutazione dell'embolia.
La misurazione dei livelli di ossigeno e anidride carbonica nel sangue arterioso (che viene ottenuto con un apposito prelievo, generalmente dall'arteria radiale del polso), costituisce un altro valore di riferimento: un basso livello di ossigeno può essere indicativo di embolia, soprattutto se associato ad un basso livello anche dell'anidride carbonica.
ECG, radiografia e risonanza magnetica del torace costituiscono ulteriori esami, complementari a quelli già descritti, per accertare l'embolia.
I risultati degli esami descritti forniscono informazioni di diversa natura. I valori evidenziati, devono, dunque, essere sempre valutati con attenzione dal medico.