輔助檢查
CVT缺乏特異性臨床表現，只靠臨床癥狀和體征診斷困難。輔助檢查特別是影像學檢查對診斷的幫助至關重要，并有重要的鑒別診斷價值。
腦脊液檢查
主要是壓力增高，早期常規和生化一般正常，中后期可出現腦脊液蛋白輕中度增高，發現紅細胞提示有出血。感染性CVT患者早期即可出現白細胞增高，多見于海綿竇、側竇血栓形成。
影像學檢查
1）腦CT及CT靜脈血管成像（CTV）：在上矢狀竇血栓形成的早期，部分患者CT強化掃描可見空三角征，即靜脈竇壁顯示為高密度的三角形邊，其中為等密度的血凝塊。直竇和Galen靜脈表現為條索征，但不具有特征性。CT的間接征象是腦梗死或出血性梗死。CTV可顯示梗死部位的靜脈和靜脈竇影像缺失或不清楚，而側支靜脈血管則顯影清楚。
2）磁共振（MRI）及磁共振靜脈血管成像（MRV）：腦MRI在初期可見T1加權像正常的血流流空現象消失，呈等T1和短T2的血管填充影。1-2周后，高鐵血紅蛋白增多，T1、T2像均呈高信號。晚期流空現象再次出現。MRI還可顯示腦梗死灶。MRV被公認為是目前最好的無創性腦靜脈成像診斷方法，對較大的腦靜脈和靜脈竇病變顯示較好。急性期（0-3天），血栓靜脈表現呈等T1、短T2信號；亞急性期（3-15天），表現為短T1、長T2信號；慢性期（15天以后），梗死血管出現不同程度再通，可見流空現象。結合MRI診斷可靠性更高。
3)腦血管造影：包括數字減影腦血管造影（DSA），DSA可直接顯示血栓的部位和輪廓，是CVT診斷的金標準。但由于是有創性檢查，且價格昂貴，在臨床的應用受到一定的限制。
鑒別診斷
雖然臨床表現復雜多變，臨床遇到腦葉出血而且原因不明者，或梗死病灶不符合腦動脈供血區分布者應該行腦靜脈系統的影像學檢查。對單純顱內壓增高、伴或不伴神經系統局灶體征者，或以意識障礙為主的亞急性腦病患者，均應考慮到腦靜脈系統血栓形成的可能。結合CTV、MRV，尤其是DSA檢查可幫助確診。而對于非典型頭痛的患者也推薦行腦靜脈系統的影像學檢查，以排除CVT。從出現癥狀到診斷的時間大概是7天。最敏感的是MRI和MRV。鑒別診斷要考慮腦膿腫、良性顱內壓增高、腦炎、感染性心內膜炎、中樞神經系統血管炎，動脈性腦梗死及引起眼部癥狀的疾病等鑒別。
海綿竇血栓形成的診斷可根據眼部突出、水腫、眼球個方向運動受限，特別是由一側眼球波及對側眼球是可以確診。但有時需要與眼球突出和眼球運動受限的其他疾病相鑒別，如眼眶內球后蜂窩組織炎、秋后占位病變、視神經孔處膠質細胞瘤、骨膜下膿腫等。兩側眼球突出還應與甲狀腺功能亢進相鑒別。
上矢狀竇及側竇血栓形成可僅表現為顱內高壓征象，須與顱內占位病變如血腫、腫瘤、膿腫等相鑒別。伴乳突炎、中耳炎及敗血癥者主要考慮側竇血栓形成的可能。如腰椎穿刺時病變側壓頸試驗腦脊液壓力不上升、腦脊液呈血性或黃變，要高度懷疑乙狀竇血栓的形成。嬰兒患嚴重貧血、腹瀉、營養不良、衰竭時或產婦在分娩1-3個月內發生顱內高壓或昏迷、肢體局限性抽搐或癱瘓時，要考慮上矢狀竇血栓形成。