Usein eteisvärinän voi todeta jo sydämen kuuntelulöydöksen perusteella mutta diagnoosin varmistamiseksi ja eteisvärinälle altistavien muiden sydänsairauksien toteamiseksi tarvitaan yleensä joitakin tutkimuksia. Tällaisia voivat olla esimerkiksi

•  EKG eli sydänsähkökäyrä
•  laboratoriokokeet, kuten verenkuva, kilpirauhasen toimintakokeet ja veren suola-arvot
•  keuhkoröntgen
•  sydämen ultraäänitutkimus, jolla saadaan tärkeää tietoa sydämen rakenteista:

• EKG:n pitkäaikaisrekisteröinti eli holterrekisteröinti: mukana kannettavan EKG –nauhurin kanssa kerätään tietoa sydämen rytmistä ja sykenopeudesta 24 tunnin ajan. Sen perusteella voidaan myös arvioida käytössä olevan lääkityksen tehoa eteisvärinän estossa tai lääkkeen riittävyyttä syketiheyden rauhoittamisessa: onko eteisvärinän aikana syke liian nopea (tai hidas)?

• syketiheyden itsearvionti: ranteen tai kaulavaltimon tunnustelulla potilas voi itse todeta sykenopeuden ja tehdä muistiinpanoja, joiden arviointia lääkäri hyödyntää määrätessään rauhoittavaa lääkitystä. Sykettä on hyvä pyrkiä mittaamaan myös rasituksen kestäessä, esimerkiksi kesken kävelylenkin.

• oire-EKG: harvakseltaan esiintyviä rytmihäiriöitä on vaikea tavoittaa vuorokauden mittaisella EKG:n pitkäaikaisrekisteröinnillä (holter). Kotikäyttöön on saatavilla EKG:n tallennuslaitteita, joiden avulla kuka tahansa voi rytmihäiriöoireen ilmetessä tallentaa sydänsähkökäyrää. Tällaisia oireen aikaan tehtyjä EKG-tallennuksia voidaan arvioida jälkeen lääkärin vastaanotolla. Näin esimerkiksi ajoittaiset, yön aikana ilmaantuvat tykytystuntemukset voidaan saada nähtäväksi ja päätellä, onko kyseessä eteisvärinä. Esimerkkejä näistä laitteista ovat Applen ja Withingsin rannekellot ja Beat2Phone -sykevyö.