Para diagnosticar el esófago de Barrett se realizan biopsias de tejidos y una endoscopia. La endoscopia se realiza normalmente en una clínica bajo sedación o anestesia ligera. Se inserta un tubo flexible de fibra óptica a través de la boca hasta el esófago para permitir al médico observar el revestimiento del esófago.

A veces la línea que divide el esófago del estómago no está clara. Muchas personas con problemas de ardor de estómago tienen una condición llamada hernia de hiato. Una hernia hiatal es un estiramiento o dilatación del orificio del diafragma que permite que un trozo de  estómago asome en el esófago. Debido a que las células anómalas que se desarrollan con el e esófago de Barrett se parecen a las células que normalmente recubren el estómago,  una simple endoscopia generalmente no es suficiente para diagnosticar el esófago de Barrett.

Dependiendo de lo que se observe, el médico utiliza pequeños clips en el extremo del endoscopio para tomar muestras de tejido. Este es un procedimiento indoloro. Las muestras se envían al laboratorio para examinarlas bajo el microscopio. Los resultados son el único diagnóstico definitivo de esófago de Barrett.