Przed rozpoczęciem terapii Integracji Sensorycznej dziecko musi zostać zdiagnozowane pod kątem rozwoju procesów sensorycznych. Konieczny jest szczegółowy wywiad z rodzicami, wypełnienie kwestionariusza sensomotorycznego oraz liczne testy. Standardowo diagnoza trwa 3 spotkania po których można rozpocząć terapię SI nakierowaną na konkretne trudności i dysfunkcje. Standardową diagnozę przeprowadza się od 4 roku życia dziecka, jednak zaburzenia ze strony narządów zmysłów mogą być widoczne już u niemowląt – wówczas proces diagnostyczny dostosowuje się do wieku maluszka, aby jak najszybciej wprowadzić skuteczne postępowanie. Im szybsza reakcja tym lepsze efekty.