Der Prozess der Formulierung einer Diagnose wird als klinische Entscheidungsfindung bezeichnet. Der Arzt verwendet die Informationen aus der Anamnese und körperlichen und geistigen Untersuchungen gesammelt, um eine Liste der möglichen Ursachen der Erkrankung zu entwickeln, die so genannte Differentialdiagnose. Der Arzt entscheidet dann, welche Tests bestellt werden müssen, um die Liste zu verfeinern oder die spezifische Krankheit zu identifizieren, die für die Beschwerden des Patienten verantwortlich ist. Während dieses Prozesses werden einige mögliche Krankheiten verworfen und neue hinzugefügt, da Tests entweder die Möglichkeit bestätigen oder leugnen, dass eine bestimmte Krankheit vorliegt. Die Liste wird verfeinert, bis der Arzt sich berechtigt fühlt, mit der Behandlung fortzufahren. Auch nach Beginn der Behandlung kann die Liste der möglichen Diagnosen weiter überarbeitet werden, wenn der Patient nicht wie erwartet voranschreitet.

Die Hypothesen werden mit der wahrscheinlichsten Krankheit zuerst platziert. Manchmal wird jedoch zuerst eine weniger wahrscheinliche Krankheit behandelt, da sie lebensbedrohlicher ist und schwerwiegende Folgen haben kann, wenn sie nicht umgehend behandelt wird. Nach diesem Kurs würde die Möglichkeit eines Herzinfarkts zuerst bei einem Patienten mit Brustschmerzen beseitigt, und eine Blinddarmentzündung wäre die erste Erkrankung, die bei einem Kind mit Bauchschmerzen behandelt wird, obwohl eine weniger schwerwiegende Erkrankung wahrscheinlicher ist.

Ein Algorithmus ist eine Abfolge alternativer Schritte, die zur Lösung von Problemen ausgeführt werden können — d. h. Ein Entscheidungsbaum. Beginnend mit einer Hauptbeschwerde oder einem Schlüsselhinweis bewegt sich der Arzt entlang dieses Entscheidungsbaums, der durch jede neue Information auf zwei Arten geleitet wird, und beseitigt Diagnosen. Wenn der falsche Weg eingeschlagen wurde, kehrt der Arzt zu einem vorherigen Verzweigungspunkt zurück und folgt dem anderen Weg. Computer können verwendet werden, um die Diagnose zu unterstützen; Ihnen fehlt jedoch die Intuition eines erfahrenen Arztes und die nonverbalen diagnostischen Hinweise, die während des Interviews erhalten werden.

Diagnostische Tests stellen selten das Vorhandensein einer Krankheit ohne Zweifel fest. Je größer die Empfindlichkeit und Spezifität des Tests ist, desto nützlicher wird er sein. Die Bestellung zu vieler Tests stellt eine erhebliche Gefahr dar, nicht nur wegen der geringen Kosteneffektivität, sondern auch, weil ein falsch abnormales Testergebnis eine weitere Reihe von Tests erfordert, um seine Genauigkeit zu beweisen oder zu widerlegen. Diese weiteren Tests können zusätzliche Unannehmlichkeiten, Risiken und Kosten für den Patienten mit sich bringen, was besonders bedauerlich ist, wenn die Tests nicht von vornherein bestellt worden sein müssen. Es ist genauso wichtig zu wissen, wann ein Test nicht bestellt werden soll, wie zu wissen, welche Tests bestellt werden sollen.Ein wichtiges Merkmal der klinischen Entscheidungsfindung ist die kontinuierliche Beziehung zwischen Arzt und Patient. Das Wissen, das ein Arzt bei der Pflege des Patienten über einen langen Zeitraum gewinnt, kann einen besseren Einblick in die Wahrscheinlichkeit geben, dass eine bestimmte Krankheit vorliegt. Wenn die Symptome durch emotionale Faktoren verursacht werden, ist der vertraute persönliche Arzt wahrscheinlicher, sie genau zu diagnostizieren, als ein Arzt, der den Patienten zum ersten Mal sieht. Auch eine lange und vertrauensvolle Zusammenarbeit mit einem Arzt wird oft das Ergebnis des Patienten positiv beeinflussen. Daher sind sporadische Besuche in der Notaufnahme eines Krankenhauses, in denen Ärzte, die mit dem Patienten nicht vertraut sind, gebeten werden, Diagnosen und Behandlungen ohne den Nutzen dieser Partnerschaft durchzuführen, eher ineffizient, teuer und weniger persönlich befriedigend.

Früh im Krankheitsverlauf müssen Entscheidungen mit weniger Hinweisen auf die Diagnose getroffen werden, als später wahrscheinlich zur Verfügung stehen. Eine der schwierigsten Aufgaben in der Medizin besteht darin, in den frühen Stadien einer Krankheit die schweren und lebensbedrohlichen Krankheiten von den vorübergehenden und geringfügigen Krankheiten zu trennen. Viele Krankheiten werden verschwinden, ohne dass jemals eine Diagnose gestellt wird. Dennoch kann eine Krankheit Monate oder Jahre lang nicht diagnostiziert werden, bevor neue Symptome auftreten und die Krankheit ein Stadium erreicht, das eine Diagnose ermöglicht. Ein Beispiel ist Multiple Sklerose, die mit nichts anderem als vorübergehendem verschwommenem Sehen einhergehen kann und Jahre dauern kann, bis andere, spezifischere Symptome auftreten.Patienten haben oft undifferenzierte Beschwerden, die eine seltene schwere Störung oder eine häufige, aber nicht sehr schwere Störung darstellen können. Zum Beispiel kann ein Patient Müdigkeit erfahren. Abhängig von der Familienanamnese und dem persönlichen Hintergrund des Patienten kann der Arzt zunächst an Depressionen und dann an Anämie infolge von Magen-Darm-Blutungen denken. Eine Vielzahl von weniger wahrscheinlichen Störungen wird folgen. Anämie ist mit kostengünstigen Hämoglobin- und Hämatokrit-Tests leicht auszuschließen. Diese Tests sollten bestellt werden, auch wenn Depression die richtige Diagnose ist, da Anämie zur Müdigkeit beitragen kann und ebenfalls behandelt werden sollte. Depressionen können durch entsprechende Befragung diagnostiziert werden, und eine körperliche Untersuchung kann viele andere diagnostische Möglichkeiten ausschließen.