Begibt sich ein Patient mit Schulterschmerzen zum Arzt, so wird dieser zunächst etwas über die Entstehung, über Symptome und über Vorerkrankungen in Erfahrung bringen (Anamnese). Der Orthopäde nimmt eine körperliche Untersuchung vor. Anhand verschiedener Handgriffe können Schmerzorte und die Beweglichkeit in der Schulter getestet werden. Ein Neurologe (Nervenarzt) wird in vielen Fällen ebenfalls konsultiert.
Eine Untersuchung mit bildgebenden Verfahren wie Ultraschall, Röntgen, Computertomographie (CT) oder Kernspintomographie (Magnetresonanztomographie, MRT) kann sich anschließen. Nicht selten ist eine Gelenkspiegelung (Arthroskopie) angezeigt, bei der der Untersucher mit einem optischen Gerät in das Schultergelenk hineingeht. In speziellen Fällen kann die Bestimmung der Nervenleitgeschwindigkeit (Elektroneurographie, ENG) oder der Muskelaktivität (Elektromyographie, EMG) angebracht sein.
Selbst ganz andere Untersuchungsmethoden können vorgenommen werden, wenn Erkrankungen wie z. B. ein Herzinfarkt in Betracht gezogen werden. In diesem Fall erfolgen unter anderem ein EKG (Elektrokardiogramm) und eine Blutuntersuchung.