由于小中风持续时间很短暂，因此诊断主要依据当时发生的事件。为了明确小中风的病因，以及评估将来发生中风的风险，医生一般会建议下面的一些检查：
- 查体和化验：即检查中风的风险因素，包括高血压、高胆固醇水平、糖尿病、以及高同型半胱氨酸的水平。另外，医生可能会用听诊器检查动脉是否有杂音，若有，则提示可能有动脉粥样硬化。医生还可能会用眼底镜观察眼球后部视网膜的细小血管里是否存在胆固醇碎片 (栓子)。
- 颈动脉超声检查：用于观察颈动脉是否狭窄或是否有血栓形成。
- 计算机断层扫描 (CT)：即用 X 线扫描头颅，然后复合成三维 CT 影像。
- CT血管成像 (CTA)：这是一种非侵入性的检查方法，用于评估颈部和颅内动脉。它也是利用 X 线，类似于常规的 CT 扫描，但检查时需要往血管内注射造影剂，以增强清晰度。
- 磁共振 (MRI)：即用强大的磁场复合生成头颅的三维影像。
- 磁共振动脉成像 (MRA)：这是用来评估颈部和颅内动脉的一个手段。它也是利用强大的磁场，类似于磁共振。
- 经食管超声心动图 (TEE)：即将带有信号传递器的可屈性探头放入食管中。由于心脏就在食管正前方，因此可以生成清晰的超声图像，能更好的观察某些异常，比如血栓。其中的某些异常如果用常规的经胸超声心动图可能观察不到。
- 动脉造影：这可用于观察颅内动脉。常规的 X 线影像一般不容易观察颅内动脉。所谓血管造影，就是医生在腹股沟切一小口，由此处插入一根很细的可屈性导管，通过动脉进入颈动脉或椎动脉。然后，医生往导管里注射造影剂，这样就可以产生清晰的颅内动脉的 X 线影像。
