最重要的诊断工具是病史。在会诊室或诊所，医生向病人询问有关病史。医生要求详细描述发病情况，以此判断病人是否为癫痫发作。很明显，当患者发病伴有意识减退时，在场看到病人发作的人帮助描述病情很重要。
医生要了解引起癫痫发作的潜在病因，因此会询问患者的头部外伤史、出生情况、是否有过脑膜炎、饮酒情况以及家庭中是否有癫痫患者。医生以对癫痫造成的影响也感兴趣，因而会问病人的工作和生活情况。最后医生对病人做体检，寻找提示脑部潜在异常的证据；也会检查心脏，尤其是怀疑晕厥时。
详细的神经科检查包括眼、面部共济运动、肢体的力量和感觉以及上肢、腿和脚的反射。除血液和其他常规检查外，医生会决定三种特殊的检查，即计算机断层扫描（CT）、脑电图（EEG）和磁共振成像（MRI），我们将在下面详细说明。
CT扫描
计算机断层扫描，或称CT，英文字面上的意思是用计算机给出大脑切面的说细图像。这种诊断技术使用的是X线。常规颅骨X线检查时，在头的一侧照射X线，另一侧放置感光板，与此不同的是，CT扫描时，按不同角度照射X线，被接收器采集，然后运用计算机分析获得的信息，显示X线信号通过颅骨和脑的一系列切面图像，切面就像一条切片面包的一层。
使用此种技术，现在有可能显示肿瘤、脑卒中、脑出血或阿尔茨海默病时的脑内异常。不过，在诊断癫痫的原因方面，CT正逐渐被磁共振成像所取代。这是因为MRI更为灵敏，图像更清晰。
CT扫描时，病人平卧，头部保持不动数分钟，整个过程完全无痛苦。
有时为了获得更多信息，从上肢静脉注身造影剂以强化脑组织的某些部分影像。
脑电图（EEG）
"脑电图"一词的英语字面意义是"从脑部记录电活动"。在头上不同部位贴上导线，然后同放大器连接。放大器把来自脑的微弱电信号放大并记录于纸上。脑电图仅记录脑内部电活动方式，本身不会干扰或影响脑部的任何电活动。因此无害处，也不痛苦，但对医生用处很大。
正常情况下，脑电图记录线呈波浪状（脑波），约1/10秒出现1个波。脑波睡眠时变慢，清醒时加快。如果病人可能有癫痫，其电活动方式不同，特别是会出现所谓棘波或棘慢波。约一半的癫痫病人在发作间歇期进行脑电图检查可发现棘波，如果脑电图检查发现有棘波，病人有99%的可能患有癫痫。有时在病人睡眠时行脑电图检查，更可能发现棘波。
有一种特殊的波形，称作每秒3次的棘慢波，特别重要。它见于失神性发作的癫痫病人，后者需要特殊种类物治疗，预后良好。
当病人诊断尚有疑问以及要确定发作开始的准确部位时（癫痫外科手术病人必需的检查），在癫痫发作时行脑电图检查，特别是同时进行录像，用处极大。有一种此类检查叫视频监测脑电图，即病人住院，连续几天用脑电图和录像进行监视。监测病人时，为了诱导发作，有时也有必要将抗癫痫减量或停用。
磁共振共像（MRI）
这种检查根本不用X线。病人头部周围先放一个大的强磁体，脑内原子沿此磁场排列，然后朝病人发放身频电流，脑内氢原子发生共振。当氢原子逐渐恢复静息状态时，它们发放出身频波，由"接收器"拾取，通过计算机分析，可以得出脑的详细图像。此种技术非常安全，完全无孔不入痛苦。不过，病人须躺在扫描器内一段时间（通常10-20分钟），有些病人会觉得不舒适。并且，因为采用强磁体，带有某些金属植入物的病人（如脑内或其他手术的金属夹和导线以及起搏器）不能进行扫描。
这种技术可以检测出CT扫描不到的脑内细微异常。MRI技术改进很快，使越来越多癫痫病人的潜在病因被查出。对那些物治疗无效的病人，评估其是否适合外科治疗时，MRI检查尤其有用。并且，通过计算机分析，可以计算不同脑内结构的相对尺寸。这在分析引起癫痫发作的某些受损脑区（尤其是被称为海马的区域）时非常重要。
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