苯丙酮尿症临界值为120 μmol/L，120-180 μmol/L为可疑区间，大于180 μmol/L为阳性，每个实验室应建立自己的参考范围和临界值。
新生儿筛查定量测定肝血片中的苯丙氨酸含量，若苯丙氨酸含量升高，需要实施苯丙氨酸负荷试验，即测定络氨酸的水平，以便确诊。
采血应当在婴儿出生72小时并充分哺乳后进行，否则在未哺乳、无蛋白符合的情况下，容易出现苯丙氨酸筛查的假阴性。不能在72小时之后立即采血的，原则应当由接产单位对该婴儿进行跟踪采血，时间最迟不宜超过生后20天。