临床上，医生会根据患者的年龄和临床表现、基础体温测定、孕酮测定、子宫内膜活检等，诊断黄体功能不全。
1、患者的年龄和临床表现：如果育龄期的女性出现了月经失调（如月经周期延长或缩短、月经量增多、闭经等）、不孕、早孕期流产等表现，则可能是发生了黄体功能不全。
2、基础体温测定：如果患者的基础体温曲线呈阶梯形缓缓上升或不稳定，或者高温期与低温期的温差小于0.3摄氏度，则提示黄体功能不全。
3、孕酮测定：如果患者黄体中期的血清孕酮水平小于31.8nmol/L，则提示黄体功能不全。需要注意的是，由于黄体中期的血清孕酮水平波动范围极大，且个体差异也极大，所以医生会建议患者在排卵后第4、6、8天的同一时间到医院取血，以避免孕酮水平波动对检测结果造成影响。
4、子宫内膜活检：如果通过子宫内膜活检，发现患者子宫内膜的组织学发育比预期的正常发育延迟2天以上，则医生会诊断为黄体功能不全。