En el diagnóstico de accidente vascular cerebral la exploración pretende establecer si el accidente es isquémico o hemorrágico y si es necesario o no un tratamiento inmediato. Se sospecha de accidente cerebrovascular en pacientes con cualquiera de los siguientes déficits neurológicos:

- Compatible con daño cerebral en un territorio arterial

- Cefalea particularmente súbita e intensa

- Coma súbito e inexplicable

- Deterioro repentino de la conciencia

Si se sospecha de un accidente vascular, es necesario un estudio de neuroimagen inmediato para diferenciar el accidente cerebrovascular hemorrágico del isquémico y detectar signos de aumento de la presión intracraneal. La tomografía axial computarizada es sensible para la sangre intracraneal, pero puede ser normal o mostrar alteraciones muy sutiles durante las primeras horas de un accidente cerebrovascular isquémico de la circulación anterior.

En la TAC se pierden también algunos trazos de la circulación posterior pequeña y hasta un 3 por ciento de la hemorragia subaracnoidea.

La resonancia magnética nuclear es sensible para la sangre intracraneal y puede detectar los signos de apoplejía isquémica, pero generalmente es más rápida la tomografía axial.

Si la TAC no confirma el accidente clínicamente sospechoso, la RMN generalmente puede detectar el accidente cerebrovascular isquémico. Si se ve afectada la conciencia y los signos de lateralidad están ausentes o son equívocos, se realizan pruebas para comprobar si hay otras causas (por ejemplo hemorragia cerebral).

Después de establecer que la lesión es isquémica o hemorrágica, se realizan pruebas para determinar la causa.

Los pacientes también se evalúan en busca de otros trastornos agudos generales (por ejemplo infección, deshidratación, hipoxia, hiperglucemia, hipertensión arterial). Tras un accidente cerebrovascular también suele aparecer depresión.