小儿脑炎根据病史，结合患儿典型症状和体征，如急性起病，有不同程度的发热、颅内压增高，或意识障碍、惊厥、瘫痪和神经系统定位体征，应高度怀疑本病。然后借助外周血特点，如血液检查、脑脊液检查，结合脑电图、头颅影像学及病原学检查可进一步确诊。
小儿脑炎主要需和Reye综合征、多发性硬化、脑肿瘤相鉴别。
Reye综合征是儿童在病毒感染，如流感、感冒或水痘等康复过程中获得的一种罕见病，因急性脑病表现和脑脊液无明显异常从而可与小儿脑炎混淆。但Reye综合征无黄疸而肝功能明显异常、起病后3~5天病情不再进展、部分患者可出现血糖降低表现，据以上特点可明确鉴别。
多发性硬化首次发病期间也可有发热、头痛、呕吐、惊厥、共济失调等症状，与小儿脑炎类似。但脑脊液检查时多发性硬化寡克隆区带呈长时间持续存在，而小儿脑炎一般持续1~2个月。
此外，神经影像学检查也是主要鉴别手段，如小儿脑炎MRI显示脑白质区内不规则片状、手指状高信号，而典型多发性硬化病灶多不对称，大小不一，新旧多发性硬化斑、异常铁沉积及脑萎缩可同时存在，无占位效应。
尤其是婴幼儿较常见的髓母细胞瘤可经蛛网膜下隙播散转移，易发生脑神经障碍、脑膜刺激征及脑脊液改变，易误诊为小儿脑炎。但脑肿瘤一般无发热史，颅内高压症状与脑膜刺激征不相平行，脑脊液改变较轻微，颅脑CT或磁共振检查有助于诊断。
