Para diagnosticar uma encefalite, os sintomas e a história médica são primeiro tomados em uma consulta médica (anamnese). Detalhes tais como doenças gerais anteriores, infecções virais ou picadas de carrapatos são particularmente importantes. As recentes viagens de férias e o contacto com animais da quinta ou outras pessoas com encefalite também são importantes. Se necessário, é feita uma tentativa adicional para obter uma segunda descrição de um familiar ou amigo do paciente, uma vez que as pessoas com encefalite são frequentemente limitadas em seu pensamento, percepção e capacidade de comunicação.
Em seguida, é realizado um exame físico (corporal) e neurológico detalhado. Além dos sintomas descritos acima, por vezes são detectados sintomas cutâneos ou perturbações do equilíbrio hídrico.
Se houver suspeita de encefalite, uma amostra de líquido cefalorraquidiano (LCR) é colhida por punção lombar e examinada em laboratório para detectar a presença de patógenos ou sinais de inflamação. O tipo exato do patógeno pode ser determinado com a ajuda de uma reação em cadeia da polimerase (PCR), pois mesmo as menores quantidades de partículas de vírus são suficientes para determinar a causa da doença. Entretanto, como os patógenos da encefalite muitas vezes só são detectáveis após um longo período de tempo e o líquido cefalorraquidiano ainda está livre de patógenos na fase aguda da inflamação cerebral, em muitos casos o diagnóstico de "encefalite" é feito com base nos sintomas característicos. Só numa fase posterior é que o diagnóstico é confirmado pelo diagnóstico laboratorial.
Normalmente, se houver suspeita de encefalite, também é realizada uma tomografia computorizada (TC) para excluir outras doenças cerebrais, como uma hemorragia cerebral. A ressonância magnética (RM) também pode ser usada. Uma electroencefalografia (EEG) é frequentemente realizada para melhor visualizar as consequências da inflamação na função cerebral nos estágios iniciais da doença.