顱腦外傷主要的診斷方式為：X線平片、CT檢查以及看顱內是否感染的腰椎穿刺。
1、X線平片
可了解顱骨骨折范圍、凹陷深度、顱內異物、骨碎片分布以及氣顱等情況。開放傷應作為常規檢查，包括正側位和凹陷區的切線位照片。
2、CT檢查
可以明確腦損傷的部位和范圍，了解有無繼發顱內血腫，并能對異物或骨片的位置、分布做出精確的定位。對后期的腦積水、腦膿腫、腦穿通畸形及癲癇病灶均有重要診斷價值。
3、腰椎穿刺
目的在于了解顱內有無感染及在顱內有感染情況下經鞘內給予抗生素。
隨著醫學影像學的發展及臨床應用的不斷普及，顱腦外傷的診斷及預后估計的正確率都有很大的提高。以往常采用X線平片、腦血管造影檢查及腦室造影、現漸為CT檢查所替代。尤其是急性腦內外損傷需急診手術者CT檢查效果更佳。MRI（核磁共振）由于檢查時間長，病情重篤者不宜接受此檢查，頭部外傷有金屬異物者不能作MRI掃描。對病情較穩定者MRI則為一種重要的補充手段，其多方位掃描能更多、更準確地顯示病灶。