A pitvarfibrilláció diagnózisát gyakran a pulzus mérése során állítják fel, ha az orvos szabálytalan pulzust érzékel. Egy szisztematikus irodalmi áttekintés szerint a pulzus mérése 94%-os szenzitivitással és 72%-os specificitással detektálja a PF-et (a pozitív valószínűség = ^3,4; a negatív valószínűség = 0,08). A PF igazolásához rögzíteni kell a szívritmust a szív elektromos tevékenységének megjelenítésével, elektrokardiogram (EKG) segítségével, amelyen látszanak a tipikus PF-mintázatok: teljesen szabálytalan RR-intervallumok, hiányzó P-hullámok és látványos vagy finom remegő hullámok az alapvonalon. A legalább 30 másodpercig tartó epizód diagnosztikus értékű.^2,3 Rutinszerűen 12-elvezetéses vagy folyamatos, ambuláns EKG-t végeznek. Az EKG elváltozásai néha minimálisak lehetnek, és gyakorlott klinikus kell a görbe pontos leolvasásához.

A normális EKG-lelet nem zárja ki teljesen a PF lehetőségét, ugyanis az EKG nem mindig rögzíti a paroxizmális aritmiát. Ilyen esetekben Holter-monitorozásra (24 órás rögzítésre) vagy esemény-monitorozásra (7–30 napos rögzítésre) lehet szükség a beteg szívritmusának hosszú ideig történő mérése érdekében.¹