心律失常可根據發生的原理、心律失常時心率的快慢、心律失常時循環障礙的嚴重程度及預後進行分類。
根據發生的原則，心律失常可分為沖動發生異常、傳導異常和沖動發生與傳導的聯合異常。這種分類方法主要基於實驗結果，在目前臨床診斷技術難以確定心律失常電生理機制的情況下，實用價值不高。此外，某些快速性心律失常的起始和持續機制可能不同，如自主神經異常引起的室性早搏，折返機制可能形成持續性室性心動過速。
根據心律失常時心率的變化率，心律失常可分為快速性心律失常和緩慢性心律失常。近年來，也有學者提出根據循環障礙的嚴重程度和預後將心律失常分為致命性、潛在致命性和良性三類。這兩種分類方法簡單可行，結合臨床實踐有助於心律失常的診斷和預防。
心律失常的診斷大多依靠心電圖，但有相當壹部分患者可根據病史和體征作出初步診斷。詳細詢問心率、節律(規律性、漏心跳的感覺等。)，攻擊的開始，結束，持續時間。發作時是否有低血壓、暈厥或近暈厥、驚厥、心絞痛或心力衰竭，以及既往發作的誘因、次數、療程等，有助於判斷心律失常的性質。
發作時體檢應重點判斷心律失常的性質及其對血流動力學的影響。聽診心音了解心室搏動頻率是否快、慢、規律，結合頸靜脈搏動反映的心房活動，有助於心律失常的初步鑒別診斷。心率緩慢(< 60次/分)，竇性心動過緩、2∶1或3∶1或完全性房室傳導阻滯、竇性房性傳導阻滯、房室交界區節律較為常見。心率快(> 100次/分)，常見的有竇性心動過速、室上性心動過速、房撲或房性心動過速伴2∶1房室傳導，或室性心動過速。竇性心動過速很少超過160次/分，當房撲伴有2∶1房室傳導時，心室率常固定在150次/分左右。早搏是最常見的不規則心律，心房顫動或撲動、房性心動過速伴不規則房室傳導阻滯是最常見的快速和不規則心律。心房顫動(洋地黃治療後)、竇性心動過緩伴竇性心律不齊、竇性心律伴不規則竇道或房室傳導阻滯是慢而不規則患者最常見的病因。心臟節律有規律，但第壹心音強度不等(炮音)，特別是伴有頸靜脈搏動間歇性不規則強化(炮波)，提示房室分離，多見於完全性房室傳導阻滯或室性心動過速。
頸動脈竇按摩對快速性心律失常的作用有助於鑒別心律失常的性質。為避免低血壓、心臟驟停等意外，患者應采用仰臥位心電圖監測，老年人慎用，有腦血管疾病者禁用。每次按摩壹側頸動脈竇，壹次按摩持續時間不超過5秒，可使心房撲動的心室率加倍，使室上性心動過速立即轉為竇性心律。
心律失常發作時的心電圖記錄是心律失常診斷的重要依據。應包括更長的ⅱ或V1導聯記錄。註意P、QRS波形態，P-QRS關系，PP、PR、RR間期，判斷基本節律是竇性還是異位性。房室活動獨立時，找出P波和QRS復合波的起源(選擇ⅱ、aVF、aVR、V1和V5、V6導聯)。P波不明顯時，盡量提高電壓或加快紙速，對P波明顯的導聯做長記錄。必要時，也可通過食管導聯或右心房電圖顯示P波。當用上述方法有意識地搜索QRS、ST、T波，仍未發現P波時，可考慮房顫、撲動、房室交界區心律或房性停搏。通過逐壹分析早搏或晚搏的性質和來源，最終判斷心律失常的性質。
間歇期體檢應重點關註高血壓、冠心病、瓣膜病、心肌病、心肌炎等器質性心臟病的證據。常規心電圖、超聲心動圖、心電圖運動試驗、放射性核素顯像、心血管造影等無創和有創檢查有助於診斷或排除器質性心臟病。
動態心電圖可記錄心律失常的發作、自主神經系統對自發性心律失常的影響、意識癥狀與心律失常的關系，並評估治療效果。然而，很難記錄不規則的心律失常。
有創電生理檢查不僅可以診斷緩慢性心律失常和快速性心律失常的性質，還可以在心律失常發作間期通過程序性電刺激判斷竇房結和房室傳導系統的功能，誘發室上性和室性快速性心律失常，確定心律失常的起源，評價藥物和非藥物治療的效果，為手術、起搏或消融治療提供必要的信息。
信號平均心電圖，也稱為高分辨率體表心電圖，可以在體表記錄心室晚電位，它標誌著心室肌傳導延遲引起的局部心肌延遲去極化。心室晚電位的存在為折返形成提供了有利基礎，因此心室晚電位患者發生室性心動過速、室顫和猝死的風險增加。
運動試驗在心律失常發作間期可能誘發心律失常，有助於間歇性心律失常的診斷。運動試驗誘發的室性心動過速在抗心律失常藥物(尤其是減慢心室傳導的藥物)治療後出現，可能是藥物引起心律失常的表現。