1. 外观检查
利用人体的感官，听其音、嗅其味、看其动、感其温，从而直接观察到故障信号，并以丰富的经验和维修技术判定故障可能出现的部位和原因，达到预测的目的。这些经验与技术对于小厂和普通机械设备是非常重要的。
2. 振动
振动是一切作回转或往复运动的机械设备最普通的现象，状态特征凝结在振动信息中。振动的增强无一不是由故障引起的。产生振动的根本原因是机械设备本身及其周围环境介质受到振源的振动。
振动来源于两类因素：
第一，旋转件或往复件的缺陷，主要包括失衡，即相对于回转轴线的质量分布不均，在运转时产生惯性力，构成振动的原因。往复件的冲击，如以平面连杆机构原理作运动的机械设备，连杆往复运动产生的惯性力，其方向作周期性变化，形成了冲击作用，这在结构上很难避免。转子弯曲变形和零件失落，形成质量分布不均，在回转时产生离心惯性力导致振动。制造质量不高，特别是零件或构件的形状位置精度不高是质量失衡的原因之一。回转体上的零件松动增加了质量分布不均，轴与孔的间隙因磨损加大也增加了失衡。
第二，机械设备的结构因素，主要包括齿轮制造误差导致齿轮啮合不正确，轮齿间的作用力在大小、方向上发生周期性变化。随着齿轮在运转中的磨损和点蚀等现象日益严重，这种周期性的振动也日趋恶化。轴上的联轴器和离合器的结构不合理带来失衡和冲击，滑动轴承的油膜涡动和振荡，滚动轴承中滚动体不平衡及径向游隙，基座扭曲，电源激励，压力脉动等都是产生振动的原因。
3. 噪声
机械振动在媒质中的传播过程是物体的机械振动通过弹性媒质向远处传播的结果，发生声音的振动系统称为声源，如机械振动系统是机械噪声的声源，机械振动通过媒质传播而得到声音，即为机械噪声。噪声大小既是反映机械技术状况的一个指标，也减少环境污染所要控制的一个重要内容。
机械设备噪声源主要有两类：
第一，运动的零部件，如电机、液压泵、齿轮、轴承等，其噪声频率与其运动频率或固有频率有关。
第二，不动的零件，如箱体、盖板、支架等，其噪声是由于受其它声源或振源的诱发而产生共鸣引起的。
4. 温度
温度是一种表象，它的升降状态反映机械设备机件的热力过程，异常的温升或温降说明产生了热故障。例如内燃机燃烧不正常，温度分布不均匀，轴承损坏，发热量增加，冷却系统发生故障，零件表面温度上升等。
5. 油样
在机械设备的运转过程中，润滑油必不可少。由于在润滑油中带有大量的部件磨损状况的信息，所以通过对润滑油样的分析可间接监测磨损的类型和程度，判断磨损的部位，找出磨损的原因，进而预测寿命，为维修提供依据。润滑油样分析包括采样、检测、诊断、预测和处理等步骤。
6. 泄漏
在机械设备运行中，气态、液态和粉尘状的介质从其裂缝，孔眼和空隙中溢出或进入，造成泄漏，使能源浪费、工况恶化、环境污染、损坏加速，这是机械设备使用中力图避免的现象。
7. 主要精度
包括主要几何精度、位置精度、接触精度、配合精度等的检测，这是一些异常故障的主要诊断途径之一。
8. 内部缺陷
机械设备及其主要零部件的内部缺陷检测，经常是诊断或排除故障的重要方法之一，例如对变形、裂纹、应力变化，材料组织缺陷等故障的检测。