影像檢查目的是進一步明確HIE病變的部位和范圍，確定有無顱內出血和出血類型，動態系列檢查對評估預后有一定意義。由于生后病變繼續進展，不同病程階段影像檢查所見會有不同。通常生后3天內以腦水腫為主，也可檢查有無顱內出血，如要檢查腦實質缺氧缺血性損害或腦室內出血，則以生后5～10天為宜，3～4周后復查，有助于判斷永久性腦損害。
（1）CT檢查新生兒HIE行CT掃描時要測定腦實質的CT值（單位為Hu），正常足月兒腦白質CT值在20以上，18為低密度。要排除與新生兒腦發育有關的正常低密度現象，即在早產兒的額、枕區和足月兒的額區呈低密度為正常表現。
HIE的CT分度標準：輕度：散在、局灶白質低密度影，分布2個腦葉。中度：白質低密度影超過2個腦葉，白質灰質對比模糊。重度：彌漫性白質低密度影，灰質白質界限消失，但基底節、小腦尚有正常密度。雙側大腦半球呈彌漫性低密度影，腦室變窄甚至消失，提示存在腦水腫。雙側基底神經節和丘腦呈對稱性密度增高，提示存在基底神經節丘腦損傷。在大動脈分布區見單側腦組織密度降低，提示存在大腦大動脈及分支的梗塞。在腦室周圍尤其側腦室前角外上方呈對稱性低密度影，提示為腦室周圍白質軟化，常伴有腦室內出血。中、重度HIE60%～70%合并蛛網膜下腔出血（SAH）。而成人重癥HIE患者發病后2～4h內部分頭顱CT未見異常，可能與CT在早期不敏感有關。
（2）MRI檢查新生兒HIE的MRI早期表現有廣泛腦水腫、顱內出血、皮質下及腦室旁白質損害、丘腦及基底節區和腦干背側異常信號等同；晚期可表現為腦室周圍腦白質軟化癥、分水嶺區腦損傷等同。而成人HIE早期（10天內）MRI可表現為腦水腫、灰白質分界消失、大腦皮質層層狀壞死、顱內出血；晚期（10天～6個月）可表現為皮層下白質及深部白質脫髓鞘改變、選擇性神經元壞死、廣泛腦損害、腦萎縮。