Entscheidend sind impaktdiagnostische Merkmale, d. h. Befunde, die nach heutigem Kenntnisstand eindeutig mit einem Meteoriteneinschlag verbunden sind. Besonders wichtig sind dabei Veränderungen von Gesteinen und Mineralen durch die extreme Stoßwelle eines Impakts. Sie entstehen innerhalb kürzester Zeit unter sehr hohen Drücken und Temperaturen und werden als Schockmetamorphose bezeichnet.

Der Nachweis mikroskopischer Schockmetamorphose erfordert die Anfertigung eines Gesteinsdünnschliffs, der mit einem Polarisationsmikroskop untersucht wird.

Eine besonders wichtige Erscheinungsform sind planare Deformationsstrukturen (PDFs) in Quarz. Dabei handelt es sich um sehr engständige, extrem dünne Lamellen, die entlang bestimmter Gitterebenen des Kristalls verlaufen. Ihr Abstand beträgt weniger als etwa 1–10 µm, ihre Dicke nur Bruchteile eines Mikrometers. Die Lamellen sind isotrop, das heißt, sie verhalten sich optisch wie Glas. Unter dem Polarisationsmikroskop erscheinen sie als feine parallele Strukturen. Für ihre sichere Bestimmung reicht dieses Erscheinungsbild allein jedoch nicht aus; auch ihre Orientierung im Kristall wird untersucht. PDFs in Quarz gehören zu den wichtigsten diagnostischen Merkmalen eines Impakts.

Ein weiteres charakteristisches Schockphänomen ist diaplektisches Glas: ein glasartiger, amorpher Zustand eines Minerals, beispielsweise Quarz oder Feldspat, der entsteht, wenn hoher Schockdruck dessen geordnetes Kristallgitter zusammenbrechen lässt. Das Mineral bleibt dabei im festen Zustand und schmilzt nicht. Diaplektisches Glas ist ein wichtiger Hinweis auf extreme Schockbedingungen.

Das einzige impaktdiagnostische Merkmal, das makroskopisch erkennbar ist, sind Shatter Cones (Strahlenkegel).Es handelt sich um kegelförmige Bruchstrukturen mit charakteristischen strahlenartigen Riefen, die durch starke Stoßwellen im Gestein entstehen.

Weitere diagnostische Nachweise können bestimmte andere Schockstrukturen in Mineralen, besondere Hochdruckminerale oder Reste des Impaktors liefern. Auch charakteristische chemische Spuren außerirdischen Materials in Impaktgesteinen können einen Impakt belegen.

Daneben gibt es zahlreiche unterstützende Hinweise: die Form und geologische Struktur eines Kraters, Brekzien und Schmelzgesteine, ausgeworfenes Material (Ejekta), Deformationen des Untergrundes oder geophysikalische Anomalien. Solche Befunde sind für sich genommen nicht eindeutig, da ähnliche Erscheinungen auch durch andere geologische Prozesse entstehen können. Treten jedoch mehrere voneinander unabhängige Hinweise gemeinsam auf, kann dies ein starkes Argument für einen Impakt sein. Einen diagnostischen Impaktnachweis ersetzen sie jedoch nicht.