La diagnosi di neuropatia tossica è fondata su una stretta relazione temporale tra l'inizio di una terapia farmacologica o dell'esposizione a una sostanza tossica e l'inizio della neuropatia e sul suo miglioramento dopo l'arresto dell'intossicazione. Un peggioramento clinico ed elettrofisiologico dopo la sospensione del trattamento deve far sospettare un'altra causa. Tuttavia, con alcuni farmaci può sopraggiungere un aggravamento transitorio dopo la sospensione, prima del miglioramento. Per alcuni farmaci il rischio di neuropatia e la sua gravità sono aumentati nei soggetti acetilatori lenti e da un'insufficienza epatica o renale. Inoltre, un farmaco neurotossico può aggravare una neuropatia preesistente acquisita o ereditaria e il test elettrofisiologico può rilevare segni di neuropatia subclinica prima dell'inizio del trattamento. La biopsia nervosa è raramente indicata, benché si possano osservare alcune anomalie specifiche in certe neuropatie tossiche. La stragrande maggioranza di queste neuropatie è assonale e riproducibile nell'animale.