PRL腺瘤的诊断既要垂体腺瘤影像学的依据又要实验室分析，表明存在持续的高泌乳素血症。正常男性和女性PRL水平分别低于25ug/l和20ug/l（常用的测定法，1ug/l相当于21.2mIU/l，WHO标准84/500）。然而，其他的测试法得到的PRL值相应地高或低，正常值范围也应该根据使用特定的测试法进行调整。干扰多巴胺作用通常使得PRL中度升高，很少超过150ug/l。
总体来说，血清PRL水平和肿瘤大小正相关。PRL值介于正常值上限和100ug/l之间，其原因包括服用精神活性药，雌激素或功能性（自发性），也可能是PRL微腺瘤引起。PRL水平高于150ug/l（高于正常值5倍）的大多数患者患有PRL腺瘤。大腺瘤通常其PRL水平高于250ug/l，在一些病例大于1000ug/l。而且，这些值不是绝对的，PRL腺瘤表现为PRL水平的波动性升高，也可能出现肿瘤大小和激素分泌的不相关性。因此，垂体大腺瘤患者PRL水平中度升高时，解释应该慎重，因为高泌乳素血症的原因是肿瘤压迫垂体柄所致，而不是PRL腺瘤造成的。
PRL分泌的动态测试
建议几项PRL分泌的动态测试作为评价高泌乳素血症的诊断工具，包括TRH、左旋多巴、氨苯甲异喹、多潘立酮刺激试验和胰岛素诱导的低血糖。尽管上述几项方法在特定的情况下有用，但现在被广泛认可的，应该是通过分析基础PRL值，垂体影像，和排外其他原因来证实PRL腺瘤的诊断。
垂体影像
证实PRL腺瘤的诊断不但需要持续高泌乳素血症的实验室依据，而且需要垂体腺瘤的影像学依据。在排外诸如怀孕等引起高泌乳素血症的潜在继发性原因之后，应该完成增强的MRI扫描。在诊断小腺瘤和明确大腺瘤扩展范围时，通过静脉对比增强的CT扫描略差于MRI，但在无MRI或MRI有禁忌症的时候使用增强CT扫描。应该注意到有10％的正常人群患有微腺瘤。没必要对正常人群行常规的MRI扫描用以排外微腺瘤。肿瘤邻近视交叉的大腺瘤患者应行视力视野检查（如computerized Goldman perimetry），但微腺瘤患者视力检查不是必需的。
高泌乳素血症同时有MRI发现的垂体腺瘤不总是明确提示PRL腺瘤的诊断，因为肿瘤压迫垂体柄也能引起高泌乳素血症。明确的诊断需要病理分析，然而PRL腺瘤很少需要外科手术切除。作为替代，通过药物（多巴胺激动剂）治疗几个月连续评价血清PRL水平和肿瘤大小，从而获得经验性的诊断。一个疗程治疗后可能有三种结果：PRL正常加上肿瘤体积明显缩小（75％或以上）证实PRL腺瘤的诊断；PRL正常，肿瘤体积未见改变或仅轻度缩小提示垂体腺瘤而不是PRL腺瘤；血清PRL和肿瘤体积均没有改变表明是耐药的PRL腺瘤。
