视神经脊髓炎的患者，需要做脑脊液的化验、血清抗体方面的检查，还有脊髓和头部的磁共振检查、诱发电位的检查。其中特异性的自身抗体和脊髓磁共振的检查最重要。
脑脊液化验，可能会发现细胞数和蛋白的含量的轻度增加。血清学的化验会发现抗核抗体等自身抗体的阳性，其中AQP4抗体是本病特异性的自身的抗体，大概有70%的患者，AQP4抗体会呈阳性，而且这个指标的强阳性，可以提示患者复发的可能性比较大。
磁共振检查可以发现视神经和脊髓肿胀的异常信号，脊髓异常信号主要位于颈段或者胸段的脊髓，同时累及三个以上的椎体节段。