Karakteristisk for atrieflimmer er uregelmessig hjerteaktivitet slik at det er forskjellig tidsintervall mellom alle pulsslagene. Siden hjertekamrene trenger litt tid for å kunne ta imot neste pulsslag, vil den raske forkammeraktiviteten gjøre at mange forkammerslag ikke lager sammentrekning i hjertekamrene, noe man kaller for pulsdeficit. Den uregelmessige hjerteaktiviteten kan registreres med stetoskopi eller ved å registrere pulsen. Diagnosen stilles ved EKG.