一、CT和MRI扫描
对表现有缺血性脑卒中症状的病人首先做CT扫描，最大的帮助是排除脑出血，因只靠症状很难区别病人是脑梗死还是脑缺血，TIA病人CT扫描多无阳性发现，少数可表现为轻度脑萎缩或在基底节区有小的软化灶，RIND病人的CT表现可以正常，也可有小的低密度软化灶，CS病人则在CT片上有明显的脑低密度梗死灶，可有脑室扩大，发生脑梗死的初期CT不能发现异常，一般在24～48h后才出现明显的低密度区。
MRI检查对早期脑梗死的诊断有一定的帮助，发生脑梗死后6h，梗死灶内水分已经增加3％～5％，此时梗死灶呈长T1和长T2改变，表示存在细胞毒性脑水肿，在24h左右，梗死灶内血-脑脊液屏障破坏，注射Gd-DTPA做MR增强扫描可见明显的信号增强，发病1周后梗死灶仍可表现长T1和长T2，但T1值较早期缩短，如梗死灶内有出血，呈T1值缩短而T2值仍然延长。
二、脑血管造影
脑血管造影在脑缺血病的诊断上是不可缺少的重要检查，可以发现血管病变的部位，性质，范围及程度，应尽量做全脑血管造影，并包括颈部的动脉和锁骨下动脉，必要时还应检查主动脉弓部，如首次造影距手术时间较长，术前还需重做造影检查，脑血管造影具有一定危险性，对有动脉粥样硬化的患者危险性更大，可引起斑块脱落造成脑梗死，近年来应用经股动脉插管造影，较直接穿刺颈总动脉造影更安全，且具有高度血管选择性，可选用双向连续造影，包括颅内及颅外循环。
在脑缺血疾病的患者中，有相当一部分是由于颅外血管病变所致，动脉硬化引起的狭窄或闭塞具有多发性，可有数条动脉受累，也可表现为同一条动脉上有多处病变。
三、脑血流测定
测量方法有吸入法，静脉法和颈内动脉注射法，以颈内动脉注射法最准确，注射氙（131Xe）溶液到颈内动脉，用多个闪烁计数器探头放在头部，测定局部及全脑的血流量，用此法可计算出灰质，白质及脑不同区域的血流量，定出缺血区，局部脑血流量（rCBF）测定除有助于确定是否需要手术吻合血管外，还能证实吻合后局部缺血状况是否改善，因此，病人有局部神经功能障碍，脑血流量测定显示局部血流减少而全脑正常，或全脑血流减少而局部减少更甚，是颅外颅内动脉吻合手术的指征，如患者有TIA历史而无神经功能障碍，血管造影显示脑动脉梗阻，但侧支循环良好，脑血流测定表现两半球皆有轻度缺血，则不需做动脉吻合术。