Meskipun tes lain seperti elektrokardiogram dapat digunakan untuk mendiagnosis penyakit arteri koroner, tes ini terkadang tidak akurat dan metode yang paling akurat untuk mendiagnosis penyakit arteri koroner adalah angiografi koroner. Angiografi koroner adalah tes invasif minimal dan rutin yang melibatkan penusukan arteri femoralis di paha atau arteri radial di pergelangan tangan, memasukkan kateter ke akar aorta, memasukkan kateter secara selektif ke dalam lubang arteri koroner kiri dan kanan, menyuntikkan kontras ke dalam arteri koroner dari kateter, dan melakukan sinematografi sinar-X atau perekaman pita magnetik pada waktu yang bersamaan dengan penyuntikan kontras. Dengan demikian, seluruh lumen arteri koroner kiri atau kanan dan cabang-cabangnya dapat divisualisasikan dengan jelas, sehingga dapat diketahui ada tidaknya stenosis dan lesi koroner, serta dapat ditegakkan diagnosis yang jelas mengenai lokasi, luasnya, tingkat keparahan, dan kondisi dinding pembuluh darah. Diagnosis klinis penyakit arteri koroner ditegakkan bila derajat stenosis ≥50%. Aterosklerosis didiagnosis bila <50%. Dokter juga dapat melakukan ventrikulogram kiri untuk menyelidiki lebih lanjut fungsi ventrikel kiri dan keberadaan tumor dinding ventrikel. Ini adalah teknik diagnostik invasif yang aman dan andal, dan saat ini merupakan satu-satunya metode diagnostik yang memungkinkan visualisasi langsung morfologi arteri koroner, dan dianggap sebagai 'standar emas' untuk diagnosis penyakit arteri koroner, serta dapat digunakan sebagai pedoman untuk pengobatan lebih lanjut. Pasien dengan stenosis arteri koroner ringan dan terapi obat yang baik harus diobati terutama dengan obat-obatan. Pasien dengan gejala yang parah, serangan yang sering, stenosis arteri koroner yang parah (lebih dari 70%), atau pasien dengan infark miokard yang disebabkan oleh penyumbatan pembuluh darah pada awal penyakit, akan mengalami lebih banyak kesulitan untuk mengendalikan penyakit dengan obat-obatan dan harus menjalani perawatan intervensi untuk membuka pembuluh darah atau operasi bypass. Teknik ini membutuhkan waktu singkat untuk dilakukan, tidak menimbulkan rasa sakit dan pasien dapat melanjutkan aktivitas normal dalam waktu sekitar satu hari setelah prosedur. Tes ini harus dilakukan pada kasus-kasus di mana nyeri dada yang berulang tidak terdiagnosis tetapi penyakit arteri koroner tidak dapat disingkirkan, atau di mana elektrokardiogram dan tes non-invasif lainnya menunjukkan adanya iskemia miokard atau aritmia yang tidak dapat dijelaskan yang tidak dapat disembuhkan atau gagal jantung, dan pada pasien yang lebih tua sebelum menjalani pembedahan jantung. Manifestasi klinis penyakit jantung koroner sering kali meliputi angina pektoris, infark miokard, aritmia, gagal jantung, dan bahkan henti jantung. Karena kurangnya kesadaran dan ketakutan akan angiografi koroner, diagnosis penyakit arteri koroner sebagian besar didasarkan pada kinerja klinis, yang sangat subyektif dan tidak terlalu akurat. "Hal ini sangat tidak ilmiah, dan penggunaan obat tidak didasarkan pada bukti, dan juga tidak memenuhi persyaratan pengembangan medis berbasis bukti saat ini.