Afin de diagnostiquer une encéphalite, les symptômes et les antécédents médicaux sont d'abord relevés lors d'une consultation médicale (anamnèse). Les détails tels que les maladies générales antérieures, les infections virales ou les morsures de tiques sont particulièrement importants. Les voyages récents en vacances et le contact avec des animaux de ferme ou d'autres personnes atteintes d'encéphalite sont également importants. Si nécessaire, une tentative supplémentaire est faite pour obtenir une seconde description de la part d'un parent ou d'un ami du patient, car les personnes atteintes d'encéphalite sont souvent limitées dans leur réflexion, leur perception et leur capacité à communiquer.
Ensuite, un examen physique (corporel) et neurologique détaillé est effectué. En plus des symptômes décrits ci-dessus, des symptômes cutanés ou des perturbations de l'équilibre hydrique sont parfois détectés.
En cas de suspicion d'encéphalite, un échantillon de liquide céphalo-rachidien (LCR) est prélevé par ponction lombaire et examiné en laboratoire pour détecter la présence d'agents pathogènes ou de signes d'inflammation. Le type exact d'agent pathogène peut être déterminé à l'aide d'une réaction en chaîne par polymérase (PCR), car même les plus petites quantités de particules virales sont suffisantes pour déterminer la cause de la maladie. Cependant, étant donné que les agents pathogènes de l'encéphalite ne sont souvent détectables qu'après une longue période et que le liquide céphalo-rachidien est encore exempt d'agents pathogènes dans la phase aiguë de l'inflammation cérébrale, le diagnostic d'"encéphalite" est souvent posé sur la base des symptômes caractéristiques. Ce n'est qu'à un stade ultérieur que le diagnostic est confirmé par des examens de laboratoire.
Normalement, en cas de suspicion d'encéphalite, une tomographie par ordinateur (CT scan) est également réalisée pour exclure d'autres maladies du cerveau, comme une hémorragie cérébrale. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) peut également être utilisée. Une électroencéphalographie (EEG) est souvent réalisée pour mieux visualiser les conséquences de l'inflammation sur le fonctionnement du cerveau aux premiers stades de la maladie.