Per diagnosticare l'encefalite, i sintomi e l'anamnesi sono prima presi in una consultazione medica (anamnesi). Dettagli come precedenti malattie generali, infezioni virali o morsi di zecche sono particolarmente importanti. Sono importanti anche i viaggi recenti in vacanza e il contatto con animali da fattoria o con altre persone affette da encefalite. Se necessario, un ulteriore tentativo è fatto per ottenere una seconda descrizione da un parente o un amico del paziente, poiché le persone con encefalite sono spesso limitate nel loro pensiero, nella percezione e nella capacità di comunicare.
In seguito, viene effettuato un dettagliato esame fisico (corporeo) e neurologico. Oltre ai sintomi descritti sopra, a volte vengono rilevati sintomi cutanei o disturbi dell'equilibrio idrico.
Se si sospetta un'encefalite, un campione di liquido cerebrospinale (CSF) viene prelevato tramite puntura lombare ed esaminato in laboratorio per la presenza di agenti patogeni o segni di infiammazione. Il tipo esatto di patogeno può essere determinato con l'aiuto di una reazione a catena della polimerasi (PCR), poiché anche le più piccole quantità di particelle di virus sono sufficienti per determinare la causa della malattia. Tuttavia, poiché gli agenti patogeni dell'encefalite sono spesso rilevabili solo dopo un lungo periodo di tempo e il liquido cerebrospinale è ancora privo di agenti patogeni nella fase acuta dell'infiammazione cerebrale, in molti casi la diagnosi "encefalite" viene fatta sulla base dei sintomi caratteristici. Solo in una fase successiva la diagnosi è confermata dalla diagnostica di laboratorio.
Normalmente, se si sospetta un'encefalite, si esegue anche una tomografia computerizzata (TAC) per escludere altre malattie del cervello come un'emorragia cerebrale. Può essere utilizzata anche la risonanza magnetica (MRI). Un'elettroencefalografia (EEG) viene spesso eseguita per visualizzare meglio le conseguenze dell'infiammazione sulla funzione cerebrale nelle prime fasi della malattia.