Le diagnostic de trypanosomiase africaine doit être envisagé chez toutes les personnes ayant séjourné dans des zones d’Afrique considérées à risque.
La première phase de la maladie du sommeil est difficile à diagnostiquer car elle provoque des symptômes non spécifiques, tels que fièvre et faiblesse. Les méthodes utilisées pour l'identification directe des trypanosomes impliquent l'analyse d'échantillons microscopiques de sang (frottis ou goutte épaisse) ou de l'aspirat des ganglions lymphatiques. D'autres résultats de laboratoire non spécifiques montrent une pancytopénie, une augmentation de la VS et de la PCR et des taux élevés d'IgM.
Lorsque le parasite envahit le système nerveux central et que les patients commencent à présenter des symptômes neurologiques et psychiatriques (mauvaise coordination motrice, désorientation, convulsions et troubles du sommeil), l'évaluation diagnostique nécessite l'analyse d'un échantillon de liquide céphalo-rachidien . L’examen de la liqueur permet d’isoler les trypanosomes et de mettre en évidence des taux élevés de lymphocytes, de protéines totales, une augmentation sensible de l’IgM et les cellules caractéristiques de Mott (cellules plasmatiques à vacuoles cytoplasmiques contenant des immunoglobulines).