Uma matriz quadrada A é diagonalizável se e somente se existe uma base de autovetores para o espaço vetorial subjacente. Se uma matriz A de ordem n possui n autovalores distintos, então ela é garantidamente diagonalizável, e a multiplicidade algébrica de cada autovalor é igual à sua multiplicidade geométrica, o que é uma condição suficiente, mas não necessária, para a diagonalização.