Czynności związane z zaprojektowaniem prac dociepleniowych winny być poprzedzone diagnostyką cieplną danej przegrody. Diagnozowanie izolacyjności cieplnej przegród budowlanych jest czynnością pracochłonną i wymagającą szerokiej wiedzy z zakresu budownictwa ogólnego, a także znajomości norm i przepisów z czasu wznoszenia obiektów. Niezwykle przydatna jest wiedza z zakresu materiałoznawstwa, technik i technologii wznoszenia przegród w różnych okresach historycznych. 
Izolacyjność cieplną przegród określać można metodami obliczeniowymi (analitycznymi) oraz pomiarowymi.

W diagnostyce cieplnej przegród istotnym aspektem jest rozpoznanie punktowych oraz liniowych mostków termicznych w danej przegrodzie.

W przypadku braku archiwalnej dokumentacji technicznej budynku konieczne jest przeprowadzenie diagnostyki cieplnej przegród w oparciu o pomiary inżynierskie. Badania (pomiary) prowadzone na potrzeby diagnostyki cieplnej przegród dzieli się na niszczące oraz nieniszczące.

Ocenę stanu ochrony cieplnej przegród budowlanych przeprowadzić można w sposób analityczny bądź na drodze pomiarów. Poniżej dokonano omówienia poszczególnych działań składających się na diagnostykę cieplną:
Diagnostyka cieplna realizowana w sposób analityczny: 

• Analiza archiwalnej dokumentacji projektowej i/lub inwentaryzacji - archiwalna dokumentacja projektowa lub inwentaryzacja architektoniczna powinny umożliwiać wyznaczenie pola powierzchni oraz grubości wszystkich przegród zewnętrznych. W przypadku wystąpienia nieprawidłowości w zakresie izolacyjności termicznej przegród budowlanych jednym z pierwszych kroków koniecznych do wykonania w celu zdiagnozowania przyczyn ich występowania jest analiza istniejącej dokumentacji projektowej budynku. Analiza taka winna być przeprowadzona zarówno dla projektu budowlanego, jaki i projektu wykonawczego, o ile taki był wykonywany. W przypadku ewentualnych zmian wynikłych w trakcie prowadzenia robót budowlanych ważna jest również kontrola projektów zamiennych oraz dokumentacji powykonawczej. Projekt budowlany, ze względu na szczegółowe wymagania zawarte w rozporządzeniu Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego, powinien zawierać dane umożliwiające weryfikację poprawności założeń przyjętych do obliczeń kontrolnych.
• Analiza obliczeń w projektach archiwalnych - dokonując oceny rozwiązań projektowych, jednymi z pierwszych ocenianych aspektów są współczynniki przenikania ciepła przegród budowlanych. Poprawne ich obliczenie powinno odbywać się na podstawie wytycznych właściwych norm, w tym normy PN-EN ISO 6946  przywołanej w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Parametry materiałowe powinny być przyjmowane na podstawie normy, Aprobaty Technicznej (AT), Europejskiej Aprobaty Technicznej lub zalecanych przez producenta wartości obliczeniowych współczynników przewodzenia ciepła λ oraz na potrzeby oceny wilgotnościowej przegród budowlanych, bezwymiarowego współczynnika oporu dyfuzyjnego , dla wszystkich materiałów projektowanych przegród. Dla budynków istniejących przy prowadzeniu diagnostyki izolacyjności przegród zewnętrznych  wartości wymienionych wcześniej współczynników zaleca się przyjmować z literatury (z norm lub innej dokumentacji technicznej z okresu projektowania przegrody). W przegrodach budynków istniejących – na skutek wieloletniego występowania kondensacji pary wodnej wewnątrz przegrody i oddziaływania środowiska zewnętrznego – dochodzi do zjawiska przyspieszonego starzenia się  materiałów. Naprzemienne zjawiska kondensacji i odsychania, zmienny klimat zewnętrzny i wewnętrzny przyspieszają  degradację materiałów poszczególnych warstw konstrukcyjnych. Bez uwzględnienia tego zjawiska i związanego z tym stanu fizycznego materiałów uzyskane wyniki obliczeń współczynnika przenikania ciepła U będą obarczone znacznym błędem. Błąd ten będzie zdecydowanie większy, jeśli wartość współczynnika przenikania ciepła przyjmiemy z projektu archiwalnego (dla nowych materiałów budowlanych). Wyliczone niegdyś współczynniki przenikania ciepła U (dawniej k), które często można znaleźć w projektach archiwalnych, obecnie nie odzwierciedlają wartości, jakie powinny być przyjęte do obliczeń na przykład na potrzeby wykonania świadectwa charakterystyki energetycznej budynku.
  Uwzględnienie procesu starzenia w obliczeniach cieplnych jest zagadnieniem skomplikowanym. Jak można przeczytać w punkcie 7.4. normy PN-EN ISO 10456:2009 – Materiały i wyroby budowlane – Właściwości cieplno-wilgotnościowe – Tabelaryczne wartości obliczeniowe i procedury określania deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych: „Starzenie zależy od typu materiału, okładzin, struktur, środka spieniającego, temperatury oraz grubości materiału.” Dla danego materiału efekt starzenia obliczeniowo uwzględnić można w oparciu o teoretyczne modele zwalidowane za pomocą danych eksperymentalnych. We wspomnianej normie wskazano wprost: „Dla danego materiału nie ma prostych zasad korelowania starzenia z upływem czasu.” Pomimo, iż w normie PN-EN ISO 10456:2009 w punkcie 7.1. podany został wzór na konwersję wartości cieplnych z jednego zestawu warunków (λ1, R1) na inny zestaw warunków (λ2, R2), w którym występuje współczynnik konwersji z uwagi na starzenie Fa (λ2 = λ1FTFmFa), to w uwadze 2 do punktu 7.4. tej samej normy podano: „W niniejszej Normie Międzynarodowej nie podano żadnych współczynników konwersji do wyznaczenia współczynnika konwersji z uwagi na starzenie Fa. Procedury ustalania wartości z uwagi na starzenie podano w niektórych normach wyrobu.” W związku z powyższym uwzględnienie procesów starzeniowych materiałów budowlanych w obliczeniach cieplnych możliwe jest jedynie w oparciu o wykresy lub diagramy publikowane głównie przez jednostki badawcze. Alternatywnie, w przypadku materiałów termoizolacyjnych, możliwe jest ustalenie faktycznej wartości współczynnika przewodzenia ciepła na drodze pomiarów laboratoryjnych na próbkach pobranych w odkrywkach z wykorzystaniem elektronicznego aparatu igłowego do pomiaru współczynnika przewodzenia ciepła (np. THERM 2227).
• Badania niszczące in situ i pomiary pośrednie - badania takie można wykonywać bezpośrednio na obiekcie lub także na podstawie pobranych próbek, w laboratorium. Badania niszczące oznaczają, iż występuje konieczność pobrania próbek fragmentów izolacji termicznej w przypadku diagnostyki uszkodzeń systemu ociepleń, lub pobrania próbek wszystkich składowych materiałów wraz z określeniem ich grubości – odwierty kontrolne lub odkucia. Podstawową informacją uzyskaną w wyniku pomiarów powinna być grubość zastosowanych materiałów budowlanych, w tym termoizolacji. Jako pomiary dodatkowe wykonuje się na przykład pomiary warstw klejących metodą ETICS lub wtrąceń z kleju między warstwami.

Diagnostyka cieplna realizowana na drodze pomiarów:

• Badania nieniszczące:
  • pomiar temperatury na powierzchni przegrody:
    • pomiar z wykorzystaniem pirometru - najprostszym urządzeniem pomiarowym do określenia temperatury na powierzchni elementu budowlanego jest pirometr. Jest to przyrząd pomiarowy służący do bezdotykowego pomiaru temperatury. Działa na podstawie pomiaru i analizy promieniowania cieplnego emitowanego przez badane ciała. W wyniku takiego badania otrzymujemy pomiar temperatury tylko dla jednego umownego punktu pomiarowego, wobec czego zastosowanie takiego urządzenia do oceny rozkładu temperatury na całej powierzchni ściany jest utrudnione, a w przypadku większych powierzchni wręcz niemożliwe. Urządzenie to rzadko stosuje się do szerszej diagnostyki cieplnej w budownictwie. Jest stosowane przede wszystkim jako urządzenie pomocnicze, na przykład przez służby techniczne zarządców budynków ze względu na dość niski koszt;
    • pomiar z wykorzystaniem kamery termowizyjnej - termografia jest metodą badawczą, która polega na wizualizacji, rejestracji  i interpretacji rozkładów temperatury  powierzchni badanych obiektów. Temperatura na powierzchni badanego obiektu jest mierzona pośrednio, to znaczy operator kamery mierzy bezpośrednio promieniowanie padające na detektor, ten przetwarza padające promieniowanie podczerwone na proporcjonalne do jego mocy sygnały elektryczne. Sygnały te są przetwarzane i wizualizowane na monitorze w postaci barw odpowiadających określonym temperaturom powierzchni przegrody. Badania termograficzne wykonane bez pomiarów dodatkowych lub bez uzupełniających odkrywek mają głównie charakter jakościowy. Badania wykonane łącznie z badaniami uzupełniającymi (dodatkowy niezależny pomiar temperatur na powierzchni przegród, powietrza wewnętrznego i zewnętrznego oraz ciśnienia i wilgotności) można wykorzystać do ilościowej oceny cech izolacyjnych przegród budowlanych;
    • pomiar stacjonarny za pomocą czujników temperatury – pomiar temperatury na powierzchni ściany uzyskany na podstawie odczytów czujnika lub czujników zainstalowanych na badanej przegrodzie.
  • Pomiar stacjonarny gęstości strumienia cieplnego oraz temperatury - badanie stykowe przeprowadzone z użyciem czujników temperatury (pomiar temperatury) oraz za pomocą ciepłomierza (pomiar gęstości strumienia ciepła). Badanie to wymaga zamontowania czujników pomiarowych na powierzchni badanej przegrody, po obu jej stronach, oraz prowadzenia pomiarów temperatury powietrza zewnętrznego. Pomiary prowadzi się przez okres nie krótszy niż 72 h [ISO 9869] (zaleca się okresy znacznie dłuższe), na przygotowanym odpowiednio stanowisku pomiarowym. Miejsce montażu czujników temperatury i ciepłomierza powinno być osłonięte od strony wewnętrznej, aby uniknąć wpływów od użytkowników. Zaleca się, aby podczas prowadzenia pomiarów w budynku pomieszczenie, w którym założono stanowisko pomiarowe, wyłączyć z użytkowania przez cały okres trwania pomiarów.