Una prueba de ultrasonido del cerebro del feto detecta la holoprosencefalia común precoz. En los recién nacidos vivos, un diagnóstico preliminar se puede basar en el pequeñísimo tamaño de la cabeza (microcefalia) y en el examen de la cara, que a menudo está deformada por los defectos subyacentes en el desarrollo del cerebro y el cráneo. En particular, la hipoplasia en el tercio medio facial (crecimiento anómalo de las características a lo largo de la línea media de la cara) está fuertemente correlacionada con la holoprosencefalia. La mitad de todos los casos de agnatia (ausencia total o virtual de la mandíbula inferior) también se asocian con la holoprosencefalia. Sin embargo, alrededor del 30% de los casos graves de holoprosencefalia se producen con el desarrollo normal de la cara. El ultrasonido puede dar la alerta temprana de holoprosencefalia durante el desarrollo fetal; la resonancia magnética es el método definitivo para el diagnóstico de holoprosencefalia en casos no graves.