脑卒中最直接的检查方法是神经影像学检查，即头颅磁共振、CT检查。特别是头颅CT检查，可以直接地观测到脑卒中病变范围、部位、有没有出血、病灶是新还是旧等，是常用的检查方法。但头颅CT检查对脑干出血不敏感，而对脑出血检查至关重要。如果怀疑有脑卒中，立即进行CT检测可明确是否出血。如有出血按出血治疗；如果没出血，有可能是脑梗塞，需再做磁共振检查，可以发现早期的脑梗塞的出血病灶，如脑干甚至小脑梗塞灶，可以为早期临床治疗提供信息。另外还有血管造影检查，如DSA，或CTA和磁共振也可以查头颅血管有没有狭窄、有没有其它血栓形成等，可以及时发现血管狭窄、闭塞等情况，为神经内科的介入治疗提供依据。其中DSA是脑血管疾病检查的金标准，其缺点是有创、费用比较高、检查的条件要求也比较高。

除这些检查以外，还可进行血液检查，比如血常规检测血色素、血黏度；生化检查血脂、血糖、电解质；肾功能指标也需要做。另外心电图，甚至动态心电图也要做，检测有没有房颤或者其它的心律失常。没有条件可做CT、磁共振的地方，可以做腰穿检查，检测脑脊液有没有出血。还可以做超声心动图，检测心瓣膜有没有问题，心脏有没有血栓，有没有黏液瘤等。