目前認為頭部外傷12～14天以上的硬膜外血腫診斷為慢性硬膜外血腫最為合理，因為此時顯微鏡下才能發現有血腫機化或鈣化，而在亞急性硬膜外血腫（傷后48小時～13天）中則沒有血腫機化這種組織學改變，結合臨床表現及影像學可做出診斷。
慢性硬膜外血腫的診斷依賴影像學檢查。絕大多數患者有顱骨骨折，而且骨折常穿越硬膜血管壓跡或靜脈竇，CT檢查的典型表現是位于腦表面的梭形高密度影，周界光滑，邊緣可被增強，偶見鈣化，MRI于T1和T2加權圖像上均呈邊界銳利的梭形高信號區。
