수면다원검사는 폐쇄성 수면무호습증을 위해 시행하는 검사법이다. 하지만, 검사결과가 절대적이지 않아 정확도가 낮아질 수 있다. 또한, 임상적으로 밤마다 증상이 차이를 보일 수 있다. 
야간에 수면검사실에서 시행하는 수면다원검사(Nocturnal laboratory-based polysomnography, PSG)는 폐쇄성 수면무호흡증의 진단을 위해 가장 일반적으로 사용되는 검사법이다. 수면다원검사는 폐쇄성 수면무호흡증의 진단 및 중증도 평가, 폐쇄성 수면 무호흡증과 동반될 수 있는 다른 수면장애의 확인을 위한 표준적인 검사법(Gold standard)으로 고려된다. 수면다원검사를 통해 직접적인 모니터링, 호흡사건(Respiratory event), 생리적 결과치(저산소혈, 각성 등)들을 정량화할 수 있다. 폐쇄성 수면무흡증을 진단하고 배제하기 위해 하루 밤 동안의 수면다원검사면 충분하지만 검사결과가 절대적이지는 않다. 생리적 중증도, 실험실 장비, 의료인의 점수화(Human scoring), 점수 프로토콜(Scoring protocol)에서의 변이 등으로 인해 검사의 정확도는 낮아질 수 있다. 밤마다 증상이 차이를 보일 수 있는 것(Night-to-Night variability)은 수면동안 무호흡 및 저호흡의 빈도는 낮지만 임상적으로 유의한 빈도를 보이는 환자에서 특히 많이 일어날 수 있다. 한 연구에서, 임상적인 특징으로 인해 폐쇄성 수면무호흡증이 의심되는 환자 11명이 첫 수면 다원검사에서 정상으로 진단 된 이후 재검사에서 6명이 폐쇄성 수면무호흡증이 진단되었다.