脑膜炎的诊断方法包括多种类型，如化脓性脑膜炎、病毒性中枢神经系统感染、新型隐球菌脑膜脑炎、脑脓肿和脑瘤等。其中，化脓性脑膜炎中最易混淆的是嗜血流感杆菌脑膜炎，多见于2岁以下小儿，脑脊液细胞数有时不高。鉴别时需考虑结核接触史、结素反应及肺部X线检查结果，尤其是脑脊液检查，当细胞数高于1000×106/L且以中性多形核粒细胞为主时，应考虑化脓性脑膜炎。
病毒性中枢神经系统感染主要包括病毒性脑炎、病毒性脑膜脑炎及病毒性脊髓炎。这些疾病在特定季节流行，并伴有各自独特的全身表现，如肠道病毒可伴随腹泻、皮疹或心肌炎。与结核性脑膜炎相比，病毒性脑膜脑炎的脑脊液糖及氯化物正常或稍高，蛋白增高不明显。实验室诊断方法如血清学检查及病毒分离有助于确诊。
新型隐球菌脑膜脑炎临床表现类似结核性脑膜炎，但病程更长，常有自发缓解现象。慢性进行性颅内压增高的症状较为突出。通过脑脊液涂片墨汁染色可见圆形、具有厚荚膜折光的隐球菌孢子来确诊。
脑脓肿患儿通常有中耳炎或头部外伤史，可能继发于脓毒败血症，常见于先天性心脏病患者。除了脑膜炎和颅内高压症状外，还可能出现局灶性脑征。未并发化脓性脑膜炎时，脑脊液改变不大。超声波、脑电图、CT及血管造影等辅助检查对诊断有帮助。
脑瘤与结核性脑膜炎的区别在于发热较少、抽搐后神志清晰、昏迷少见、颅内压增高症状与体征不平行以及脑脊液变化轻微或无。为明确诊断，应及时做脑CT扫描。
典型的结核性脑膜炎容易诊断，但对于一些非典型病例则较困难，例如婴幼儿起病急、进展快、早期出现脑实质损害或脑血管损伤等症状。此外，如果同时存在其他部位严重结核病变也可能掩盖脑膜炎的症状。对于此类情况，诊断需要谨慎以免误诊。