用于初步判断病情，通常为全面的神经系统检查，如判断意识障碍程度，检查脑膜刺激征、病理征及颅内高压症存在与否，腹壁反射、提睾反射、膝反射等减弱、消失或亢进变化，四肢肌力、肌张力变化，眼球活动与瞳孔变化，呼吸节律变化，球结膜是否水肿等。
此外，全身体检主要包括体温、呼吸、心率，有无皮疹、腮腺肿大，耳、鼻、咽、肺和其他部位有无感染灶等。
检查前医生通常会进行病史询问，如询问当地有无乙脑、手足口病、麻疹、水痘等疾病的流行，有无接触蚊虫机会，有无乙脑预防接种史等。以及询问起病缓急，体温高低及热型，意识障碍出现的时间、特点、程度及变化，头痛、呕吐、惊厥的发生时间和发作情况，以及与热程的关系。
可帮助判断病原体感染类型，如病毒感染时患儿白细胞常正常或下降，以淋巴细胞为主；但细菌感染时，白细胞计数多明显增高。
发病早期可做便常规、咽拭子、脑脊液病毒分离等检查；PCR属于分子生物学技术，可通过在血、脑脊液、分泌物以及排泄物中检测到特异性病毒抗原和核酸片段而确诊病原体类型。另外，采用中和试验、补体结合试验检测血清及脑脊液中病毒抗体效价，以及应用酶联免疫吸附剂测定（ELISA）和免疫荧光方法可快速、早期建立诊断。
是诊断小儿脑炎最直接的方法，并可鉴别脑炎类型，通常腰椎穿刺取脑脊液标本。
细菌性脑膜炎通常颅内压增高、脑脊液外观浑浊，细胞数增多，糖、氯化物减少，蛋白明显增多；病毒性脑炎或脑膜炎脑脊液外观清亮或微混，压力轻度升高，细胞计数正常或轻度增高，以淋巴细胞占多数，蛋白增高，糖正常或稍高，氯化物正常；真菌性脑炎或脑膜炎白细胞计数轻至中度升高，以单核细胞为主，蛋白轻到中度增高，糖、氯化物降低等，脑脊液涂片或培养真菌阳性。
常用检查是头部CT、核磁共振（MRI），能帮助发现有无脑实质变化，如脑水肿、出血、梗死或软化，MRI对显示病变比CT更有优势。其他影像学检查项目还有B超、经颅多普勒超声、脑干听觉诱发电位等，可起到一定的辅助检查作用。
脑电图的特征性表象可以提示脑功能障碍，如病毒性脑炎患儿多表现为弥漫性或局限性慢波，亦可伴有棘波、尖波等，但该检查不能作为确诊手段。
另外，脑电图对小儿脑炎的预后也具有一定诊断价值。
