При зондировании полостей сердца и сосудов удается регистрировать высокое давление в правом желудочке, а иногда зондом удается пройти из правого желудочка в аорту. Запись давления при переходе зонда из легочной артерии в правый желудочек документирует перепад давления, а место этого градиента давления указывает на локализацию стеноза. Ангиокардиография позволяет уточнить диагноз тетрады Фалло. При введении контрастного вещества в правый желудочек видно одновременное контрастирование аорты и легочной артерии, причем степень контрастирования магистральных сосудов зависит от степени праводеленности бульбуса сердца и выраженности стеноза легочной артерии. Чем больше праводеленность и резче степень сужения легочной артерии, тем лучше контрастируется аорта и тем меньше контрастного вещества попадает в легочную артерию. Медленный линейный кровоток в сосудах малого круга позволяет длительно наблюдать за продвижением контрастного вещества по легочным сосудам. Контрастное исследование позволяет выявить аномальное впадение полых вен, которое может наблюдаться при этом пороке. Тетраду Фалло следует дифференцировать с пентадой и триадой Фалло, транспозицией больших сосудов, аномалией Эбштейна, комплексом Эйзенменгера и другими пороками сердца, протекающими с цианозом. Пентада Фалло может быть доказана на основании зондирования и ангиокардиографии. Прохождение зондом из правого предсердия в левое, заброс контрастного вещества из правого предсердия в левое — признаки наличия пятой аномалии — дефекта межпредсердной перегородки. В пользу последней также говорит увеличение левого желудочка. Дифференциальная диагностика между тетрадой Фалло и транспозицией больших сосудов основывается на параллельном направлении путей оттока обоих желудочков — существенном признаке транспозиции больших сосудов.