1.個別患者早期腦脊液（CSF）檢查可正常。一般均為無色透明，外觀清亮、壓力升高，細胞數為（20～200）×106/L左右，多在0.4×109/L以下，多為淋巴及單核細胞，但早期也可多為中性粒細胞；由于腦組織病變的出血壞死性質，部分病例腦脊液含有較多的紅細胞，可達（50～500）×106/L甚至更多；蛋白質輕至中度增高，蛋白定量0.5～2.0g/L；糖含量正常或偏低。上述改變僅能提供感染性病變。
2.聚合酶鏈反應（PCR）技術檢測，對HSV病原診斷的敏感性極高，對早期診斷尤為重要，但在病初1～2天及發病10～14天后仍可出現假陰性。由于在CSF中HSV抗體出現較晚，一般在發病1周方易測得，但可存在數周至數月之久，故借以進行回顧性診斷仍有價值。
3.血清應用間接免疫熒光法檢測HSV抗體同樣有助病原學診斷。免疫學檢查可見血清中和抗體或補體結合抗體滴度逐漸增加到4倍以上；腦脊液的單純皰疹病毒抗病毒抗體滴度>1∶80，早晚期雙份標本抗體滴度增加4倍以上。
4.可應用免疫組織化學技術檢測出病毒抗原；但臨床推行腦活檢的難度較大。病毒學檢測是診斷本病的金標準。不過，在腦炎發病時，多數患者體表并不出現皰疹病損，腦脊液中亦往往難以檢出病毒。雖然電鏡下可在腦活檢組織標本查見神經細胞核內包涵體及病毒顆粒；可應用PCR技術對腦脊液標本進行HSV DNA的檢測，有助于早期診斷，但應注意其特異性問題。