Omdat een subarachnoïdale bloeding levensbedreigend is, moet iedereen die een massieve, plotselinge, verpletterende hoofdpijn heeft die hij nog nooit eerder heeft gehad, naar de spoedeisende hulp van een ziekenhuis gaan (als er geen andere begeleidende symptomen zijn). Als er bijkomende symptomen zijn, moet de spoedarts worden gebeld voor hulp.
In het verdere verloop van de behandeling probeert de behandelend arts de ontwikkeling van de klachten in de tijd te achterhalen, en kan een begeleider van de patiënt nadere informatie geven over het precieze verloop van de klachten. Dit is vooral het geval als de patiënt verward of versuft is. Vervolgens wordt de familieanamnese afgenomen om na te gaan of er een voorgeschiedenis van beroerten en hersenbloedingen is geweest, aangezien het niet ongewoon is dat dit binnen de familie vaak voorkomt.
Beeldvormingstechnieken worden gebruikt om de diagnose SAB te stellen. Op een computertomografie (CT-scan) is de subarachnoïdale bloeding meestal te zien als een plat, wit gebied dat dicht bij het hersenoppervlak ligt. Hoewel bijna elke SAB door CT wordt gedetecteerd binnen de eerste 12 uur na de bloeding, detecteert CT nog 93% van de SAB die na 24 uur aanwezig zijn. Daarom wordt CT beschouwd als de meest betrouwbare onderzoeksmethode in de acute fase na een subarachnoïdale bloeding. Indien reeds 7 dagen zijn verstreken sedert het begin van de SAB, wordt pas bij elke tweede CT-bevinding een pathologische verandering vastgesteld.
In sommige gevallen, zoals bij extreem anemische patiënten, kan SAB alleen worden opgespoord door MRI of een lumbaalpunctie. Als reactie op de bloeding kunnen de aangetaste bloedvaten spasmen (vasospasme), waardoor bij sommige mensen verdere verlamming optreedt. Deze vasospasmen kunnen alleen worden opgespoord met behulp van een speciaal echografisch onderzoek van de hersenvaten (transcraniële Doppler-sonografie).
Om de bron van de bloeding (aneurysma) te identificeren, maakt de arts een röntgenopname van de bloedvaten (angiografie), die nog steeds als de beste methode wordt beschouwd, hoewel er tegenwoordig eenvoudiger onderzoeken beschikbaar zijn (magnetische resonantie-angiografie, CT-angiografie).