A alergia pode ser diagnosticada por intermédio de diversos testes, incluindo os seguintes:

1. Teste de supressão: Suspensão do leite de vaca da alimentação e observação do desaparecimento dos sintomas. Se após a reintrodução do leite ocorrer o reaparecimento dos sintomas, o problema é de alergia.

2. Teste de provocação cutânea: Consiste em colocar pequenas gotas de leite diluído em água no antebraço ou nas costas e fazer um pequeno arranhão com uma agulha (esterilizada) na pele através da gota, verificando a reação ocorrida. Este procedimento deve ser realizado por um médico especializado. A reação de inchaço e de brilho depois de 15 minutos indica que o paciente é alérgico ao leite. Este método tem sido usado para testar se alguns alimentos (leite de vaca, leite de cabra) e formulados (proteínas de soja, hidrolisado de proteínas, hidrolisado de caseína) apresentam reações alérgicas na pele. O controle negativo é feito com solução salina e o controle positivo é feito com histamina. O tamanho da reação com a histamina normalmente é de 5 mm. Este teste é mais barato do que o teste do sangue e pode ser feito no gabinete do médico. Entretanto, o teste da pele pode apresentar resultados errôneos quando realizado em crianças com menos de 18 meses.

3. Teste de sangue (RAST, ou RadioAllergoSorbent): Uma pequena amostra de sangue é retirada e enviada para um laboratório especializado. Porém, este teste não é perfeito pois pode apresentar resultados falso positivos e falso negativos. Entretanto ele não causa riscos maiores para a criança e seria apropriado para crianças com história na família de reações alérgicas que podem causar choque anafilático.

Somente as reações ao leite que ocorrem após poucos minutos podem ser diagnosticadas com a da análise de sangue ou teste na pele, porque estes testes detectam a IgE que está envolvida na reação imediata. Cerca de 60% das reações ao leite são do tipo de reação tardia e, talvez, não apresentem resultados positivos nas análises de sangue ou pele.