1、体格检查：通过体格检查了解患者记忆力、理解力、执行能力、精神状态等。
2、脑电图检查：副肿瘤性边缘系统脑炎患者几乎均有脑电图异常，而典型脑电图异常为颢叶痫性放电、慢波活动。脑电图对副肿瘤性边缘系统脑炎诊断有参考价值，且有助于对癫痫复杂性发作与意识错乱鉴别。
3、头颅磁共振检查：约70%~80%患者在急性期头颅磁共振检查显示有颞叶部位异常信号，常为双侧非对称性，或单侧性。多数患者发展为颢叶萎缩。
4、脑脊液检查：典型脑脊液检查为轻-中度淋巴细胞增多、蛋白含量增加、糖含量正常，等电聚焦电泳出现寡克隆带。
5、肿瘤筛查：明确肿瘤不仅有助于诊断，而且对治疗有指导作用。肿瘤筛查方法包括胸、腹和盆腔CT扫描、超声检查、血清肿瘤指标筛查、PET-CT等。