确诊脑动脉硬化可以通过TCD及颈内动脉血管彩超、头颅MRA、头颈动脉CTA及数字减影血管成像明确诊断。
上述检查各有优缺点。TCD可以发现脑血管痉挛、微栓子及血流速度的改变。颈部血管彩超有利于发现早期动脉硬化表现，比如内膜增厚以及动脉粥样硬化斑块和斑块的性质。而头颅MRA是根据血管流空影显示血管，故而属于无创性筛查脑血管的检查。
头颈动脉CTA可以较完整地显示颅内外血管，也因为使用造影剂，则血管显影更准确。而DSA是介入治疗的金标准，既显示脑动脉，也显示脑静脉，是所有血管筛查中最准确的。