诊断小儿急性呼吸衰竭主要基于一系列临床表现和实验室检查。首先，该疾病是由于多种因素，如呼吸系统疾病、循环系统问题、神经系统影响或药物副作用等，导致呼吸功能严重受损，出现缺氧和二氧化碳积聚，引发全身多系统的功能紊乱和代谢异常。
呼吸系统症状显著，表现为显著的呼吸困难，伴有皮肤发绀，呼吸频率和节律明显改变。心血管系统也受到影响，早期可能出现血压升高，随着病情发展，血压下降，血管扩张，心律不齐，肺部可能出现水肿，甚至发展到右心衰竭。
神经系统症状包括嗜睡、昏迷等抑制性表现，以及烦躁、头痛、精神错乱、抽搐、瞳孔大小改变和视神经乳头水肿等兴奋性症状。消化系统方面，孩子可能表现为腹胀、呕吐，甚至伴随上消化道出血和肝功能损害。
酸碱平衡失调和电解质紊乱也是诊断的重要指标。通过血气分析，当孩子在静息状态下吸入空气时，动脉血氧分压（PaO2）低于6.67千帕（50毫米汞柱）或动脉血二氧化碳分压（PaCO2）高于相同数值，即可初步判断为急性呼吸衰竭。
急性呼吸衰竭为小儿常见急症的一种。它指由于呼吸中枢，或呼吸系统原发或继发病变，引起通气或换气功能障碍，出现缺氧或二氧化碳潴留而引起一系列生理功能和代谢紊乱的临床综合症，称呼吸衰竭。急骤起病者为急性呼吸衰竭，患儿表现为发绀、呼吸困难、呼吸不规则、节律不整等症状。本症预后较差，死亡率高，但随着医疗水平的提高，呼吸机的使用，治愈率有所提高。