processen med formulering af en diagnose kaldes klinisk beslutningstagning. Klinikeren bruger de indsamlede oplysninger fra medicinsk historie og fysiske og mentale undersøgelser til at udvikle en liste over mulige årsager til lidelsen, kaldet differentialdiagnosen. Klinikeren beslutter derefter, hvilke tests der skal bestilles for at hjælpe med at forfine listen eller identificere den specifikke sygdom, der er ansvarlig for patientens klager. Under denne proces kasseres nogle mulige sygdomme, og nye tilføjes, da test enten bekræfter eller benægter muligheden for, at en given sygdom er til stede. Listen er raffineret, indtil lægen føler sig berettiget til at gå videre til behandling. Selv efter behandlingen er påbegyndt, kan listen over mulige diagnoser revideres yderligere, hvis patienten ikke udvikler sig som forventet.

hypoteserne rangeres med den mest sandsynlige sygdom, der placeres først. Men nogle gange behandles en mindre sandsynlig sygdom først, fordi den er mere livstruende og kan føre til alvorlige konsekvenser, hvis den ikke behandles hurtigt. Efter dette kursus vil muligheden for et hjerteanfald blive elimineret først hos en patient, der oplever brystsmerter, og appendicitis ville være den første betingelse, der skal behandles hos et barn med mavesmerter, selvom en mindre alvorlig sygdom er mere sandsynlig.

en algoritme er en sekvens af alternative trin, der kan tages for at løse problemer—det vil sige et beslutningstræ. Startende med en hovedklager eller nøglepeg, lægen bevæger sig langs dette beslutningstræ, Rettet en af to måder ved hvert nyt stykke information, og eliminerer diagnoser. Hvis den forkerte vej er taget, vender lægen tilbage til et tidligere forgreningspunkt og følger den anden vej. Computere kan bruges til at hjælpe med at stille diagnosen; imidlertid, de mangler intuition fra en erfaren læge og de ikke-verbale diagnostiske spor, der er opnået under samtalen.

diagnostiske tests fastslår sjældent forekomsten af en sygdom uden tvivl. Jo større følsomheden og specificiteten af testen er, desto mere nyttig vil den være. Bestilling af for mange tests udgør betydelig fare, ikke kun på grund af lav omkostningseffektivitet, men også fordi et falsk unormalt testresultat kræver en yderligere række tests for at bevise eller modbevise dets nøjagtighed. Denne yderligere test kan medføre yderligere ubehag, risiko og omkostninger for patienten, hvilket er særligt uheldigt, hvis testene ikke behøver at være bestilt i første omgang. Det er lige så vigtigt at vide, hvornår man ikke skal bestille en test, som at vide, hvilke tests der skal bestilles.

et vigtigt træk ved klinisk beslutningstagning er det igangværende forhold mellem læge og patient. Den viden, som en læge får i plejen af patienten i lang tid, kan give større indsigt i sandsynligheden for, at en given sygdom er til stede. Når symptomerne er forårsaget af følelsesmæssige faktorer, er det mere sandsynligt, at den velkendte personlige læge nøjagtigt diagnosticerer dem, end en læge ser patienten for første gang. En langvarig og tillidsfuld tilknytning til en læge vil også ofte have en positiv indflydelse på patientens resultat. Sporadiske besøg på akutafdelingen på et hospital, hvor læger, der ikke er bekendt med patienten, bliver bedt om at stille diagnoser og behandling uden fordel for dette partnerskab, er mere tilbøjelige til at være ineffektive, dyre og mindre personligt tilfredsstillende.

tidligt i løbet af en sygdom skal beslutninger træffes med færre ledetråde til diagnosen, end det sandsynligvis vil være tilgængeligt senere. En af de sværeste opgaver inden for medicin er at adskille de alvorlige og livstruende sygdomme fra de forbigående og mindre i de tidlige stadier af en sygdom. Mange sygdomme vil løse uden en diagnose nogensinde nås. Ikke desto mindre kan en sygdom forblive udiagnosticeret i måneder eller år, før nye symptomer vises, og sygdommen går videre til et stadium, der tillader diagnose. Et eksempel er multipel sklerose, som ikke kan præsentere andet end forbigående sløret syn og kan tage år, før andre, mere specifikke symptomer vises.

patienter har ofte udifferentierede klager, der kan repræsentere en usædvanlig alvorlig lidelse eller en almindelig, men ikke særlig alvorlig lidelse. For eksempel kan en patient opleve træthed. Afhængig af patientens familiehistorie og personlige baggrund kan lægen oprindeligt tænke på depression og næste anæmi sekundært til gastrointestinal blødning. En række mindre sandsynlige lidelser vil følge. Anæmi er let at udelukke med billige hæmoglobin-og hæmatokrittest. Disse tests bør bestilles, selvom depression er den korrekte diagnose, fordi anæmi kan bidrage til træthed og bør også behandles. Depression kan diagnosticeres med passende spørgsmålstegn, og en fysisk undersøgelse kan eliminere mange andre diagnostiske muligheder.