ผู้ป่วยที่สงสัยว่าจะเป็นโรคหลอดเลือดสมองจะได้รับการวินิจฉัยและการตรวจเพิ่มเติมอย่างไรบ้าง    การวินิจฉัยโรคหลอดเลือดสมองอาศัยประวัติและการตรวจร่างกายเป็นสําคัญ การตรวจพิเศษอื่นๆ ได้แก่

                1. การเอ็กซเรย์คอมพิวเตอร์สมองจะช่วยให้การวินิจฉัยได้แม่นยํามากขึ้น สามารถทําได้รวดเร็ว มักจะทําในผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองตีบเฉียบพลันทุกราย

                2. การตรวจด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หรือ MRI จะตรวจได้ชัดเจนแม่นยํากว่าเอ็กซเรย์คอมพิวเตอร์ แต่กินเวลานานกว่าและราคาสูงกว่ามาก จึงมักใช้ในรายที่จําเป็น

                3. การตรวจด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงหรืออัลตราซาวด์ ใช้ตรวจหลอดเลือดโดยเฉพาะหลอดเลือดใหญ่บริเวณคอได้เป็นอย่างดี จึงเป็นที่นิยมใช้ในการตรวจหาโรคหลอดเลือดสมองตีบหรืออุดตันบริเวณนี้ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ตรวจหลอดเลือดสมองได้ด้วย

                4. การตรวจหัวใจ รวมถึงการตรวจคลื่นหัวใจ และการตรวจด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง ใช้ในกรณีที่สงสัยว่าอาจจะมีโรคหัวใจที่เป็นสาเหตุ

                5. การตรวจอื่นๆ เช่นการตรวจเลือดเพื่อหาปัจจัยเสี่ยงของโรคและการตรวจภาพรังสีปอด

                6. การตรวจด้วยการฉีดสีเข้าหลอดเลือด ทําได้โดยการผ่านสายสวนเข้าไปในหลอดเลือดและฉีดสีเพื่อดูหลอดเลือดเป็นวิธีที่ค่อนข้างยุ่งยาก ใช้เฉพาะบางกรณีที่มีความจําเป็นเช่นตรวจหาหลอดเลือดโป่งพองในสมองเป็นต้น

                7. การตรวจเลือดเพื่อค้นหาโรคที่เป็นปัจจัยเสี่ยงของโรคหลอดเลือดสมอง ได้แก่ การตรวจระดับน้ำตาลในเลือดเพื่อดูโรคเบาหวาน การตรวจไขมันในเลือด การตรวจนับเม็ดเลือด เป็นต้น