แพทย์สามารถ วินิจฉัย อาการสมองขาดออกซิเจน ได้จากการตรวจร่างกาย สอบถามเกี่ยวกับประวัติการเจ็บป่วยและกิจกรรมที่ทำล่าสุด ก่อนมาพบแพทย์ รวมถึงอาจใช้วิธีการตรวจอื่น ๆ เพื่อช่วยในการวินิจฉัย ดังนี้

ตรวจเลือด เพื่อตรวจระดับออกซิเจน ก๊าซต่าง ๆ รวมถึงระดับสารเคมีที่อยู่ในเลือด

ตรวจสมอง ตรวจดูความผิดปกติภายในสมอง เช่น

• เอกซเรย์หลอดเลือดสมอง โดยฉีดสารทึบรังสีเข้าไปในเส้นเลือด และเอกซเรย์ดูความผิดปกติของเส้นเลือดในสมอง

• เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (CT Scan) หรือสแกนสมองด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (MRI Scan) เป็นการสร้างภาพเสมือนของสมองเพื่อตรวจสอบความผิดปกติต่าง ๆ เช่น เลือดออกในสมอง เนื้องอกในสมอง สมองขาดเลือด สมองตาย เป็นต้น

• ตรวจคลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG) เป็นการตรวจการทำงานของเซลล์สมอง โดยวิธีนี้สามารถบอกสาเหตุของอาการชักได้