Желтую лихорадку можно смешать со многими болезнями: тропической малярией (билиарной формой), болезнью Боткина, желтушным лептоспирозом, малярийной гемоглобинурией и другими острыми гемолитическими желтухами с внутрисосудистым гемолизом.

От малярии отдифференцировать желтую лихорадку можно на основании эпидемиологических данных, а также отсутствия плазмодиев в крови.

При болезни Боткина с самого начала обычно не бывает столь тяжелого течения болезни, отмечается обесцвеченный кал, отсутствие геморрагии.

Желтушный лептоспироз очень сходен с желтой лихорадкой, но в отличие от последней характеризуется более длительной температурой, отсутствием рвоты цвета кофейной гущи, развитием характерных осложнений — перикардита, менингита. В моче — лептоспиры; положительная реакция агглютинации с лептоспирами.

Малярийная гемоглобинурия и другие формы гемолитических состояний с внутрисосудистым гемолизом отличаются от таковых при желтой лихорадке определенными анамнестическими данными (малярия, леченная препаратами хинина; действие токсических препаратов и аллергических факторов — при других острых гемолитических состояниях) и внезапным началом болезни с появлением «черной мочи».

Дифференциальный диагноз с лихорадками паппатачи и денге вначале представляет некоторые трудности, но при последних отмечается отсутствие желтухи, почечных симптомов, лейкопения и более благоприятное течение болезни.

В затруднительных случаях диагноз желтой лихорадки устанавливается лабораторно-экспериментальным методом — специальными вирусосерологическими исследованиями или выделением вируса с помощью прививки цельной крови или сыворотки в мозг обезьянам или мышам.

Наиболее широко применяемым способом диагностики является реакция нейтрализации, в которой устанавливается нарастание антител в крови больного. Берут две пробы сыворотки: первую — в самом начале болезни, вторую — при выздоровлении. Смесь сывороток с вирусом вводят в мозг мышам. Если в первой пробе нет антител или их очень мало, а вторая — защищает мышей от гибели, можно прийти к заключению, что человек только что перенес желтую лихорадку; если же обе пробы содержат равное количество антител, можно полагать, что он перенес лихорадку в прошлом.

При тяжелой форме болезни прогноз плохой: в 60% она заканчивается летальным исходом, причем особенно плохо переносят   болезнь пожилые люди. При более легких эпидемиях летальность составляет 5—10%. Среди детей летальность вообще низкая (3—5%).