1．影像学检查 脑的影像学检查可以直观地显示脑梗死的范围、部位、血管分布、有无出血、陈旧和新鲜梗死灶等，帮助临床判断组织缺血后是否可逆、血管状况，以及血流动力学改变。帮助选择溶栓患者、评估继发出血的危险程度。
2．头颅计算机断层扫描(CT) 是最常用的检查。但是对超早期缺血性病变和皮质或皮质下小的梗死灶不敏感，特别是后颅窝的脑干和小脑梗死更难检出。在超早期阶段（发病6小时内），CT可以发现一些轻微的改变，如大脑中动脉高密度征；皮质边缘（尤其是岛叶）以及豆状核区灰白质分界不清楚、脑沟消失等。通常平扫在临床上已经足够使用。若进行CT血管成像，灌注成像或要排除肿瘤、炎症等则须注射造影剂增强显像。
3．头颅磁共振成像(MRI) 标准的MRI序列（T、T和质子相）对发病几个小时内的脑梗死不敏感。弥散加权成像(DWI)可以早期显示缺血组织的大小、部位，甚至可显示皮质下、脑干和小脑的小梗死灶。早期梗死的诊断敏感性达到88%～100%，特异性达到95%～100%。
4．灌注加权成像(PWI) 是静脉注射顺磁性造影剂后显示脑组织相对血流动力学改变的成像。灌注加权改变的区域较弥散加权改变范围大，目前认为弥散一灌注不匹配区域为半暗带。
5．经颅多普勒超声(TCD) 对判断颅内外血管狭窄或闭塞、血管痉挛、侧支循环建立程度有帮助。最近，应用于溶栓治疗的监测，对预后判断有参考意义。
6．血管影像 虽然现代的血管造影已经达到了微创、低风险水平，但是对于脑梗死的诊断没有必要常规进行血管造影数字减影(DSA)检查。在开展血管内介入治疗、动脉内溶栓、判断治疗效果等方面DSA很有帮助，但仍有一定的风险。
7．磁共振血管成像(MRA)、CT血管成像(CTA)等是无创的检查，对判断受累血管、治疗效果有一定的帮助。
8．其他检查正电子发射断层扫描(PET)、氙加强CT、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)等，多在有条件的单位用于研究。