ATLの診断基準は以下の３条件。
(1)血液組織学的または病理学的にリンパ系腫瘍と診断され、
(2)腫瘍細胞はT細胞由来(特にCD2，CD3，CD4が陽性)であり、
(3)抗HTLV-I抗体が陽性である
熱帯地方では検査に限界があり、特に疫学的な浸淫の分布を考慮すべき。
鑑別疾患には、他のT細胞腫瘍(慢性リンパ球性白血病やSezary症候群)がある。
厳密には、HTLV-IプロウイルスDNAのモノクローナルな組み込みの証明など、ウイルス学的検索により鑑別診断を下すのが妥当。
HAM/TSPの診断は、神経学的に以下のような所見があり、脊髄液中（または血液中）にHTLV-I抗原または抗体を証明する。
| 筋力低下 | 下肢の近位筋に多い |
| 痙性対麻痺 | 緩徐な経過を辿る |
| 感覚障害 | 灼熱感 下肢への放散痛 |
| 自律神経障害 | 初期：膀胱障害 中期：勃起不能 後期：便秘 |
| 反射 | 四肢で亢進 ミオクローヌス陽性 バビンスキー陽性 |
| その他 | 振動覚障害 |
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