Podstawę diagnostyki neurologicznej stanowi szczegółowy wywiad z pacjentem oraz badanie fizykalne, które ocenia funkcję nerwów czaszkowych, koordynację, czucie, siłę i odruchy. Postawienie trafnej diagnozy i właściwe ukierunkowanie leczenia wymaga często odpowiedniego doboru badań pomocniczych. W diagnostyce neurologicznej wykorzystuje się m.in. tomografię komputerową, rezonans magnetyczny, elektroencefalografię czy elektromiografię. Niezwykle ważna jest wnikliwa i całościowa analiza historii chorób współwystępujących i wyniki innych badań specjalistycznych. Wg współczesnych standardów w diagnostyce różnicowej wielu schorzeń neurologicznych wskazane jest także badanie neuropsychologiczne.

Neurologia to dziedzina medycyny zajmująca się diagnozą i leczeniem chorób układu nerwowego obejmującego mózg, rdzeń kręgowy, naczynia krwionośne, mięśnie i nerwy. Zadaniem specjalisty neurologa jest ustalenie, czy przyczyna dolegliwości występuje w układzie nerwowym czy poza nim. Objawy neurologiczne często są wynikiem nieprawidłowego funkcjonowania innych narządów, dlatego ważne jest, by neurolog miał podejście holistyczne i dysponował wiedzą z różnych dziedzin medycyny, tj. psychiatrii, kardiologii, reumatologii, endokrynologii, gastrologii, hematologii, onkologii czy immunologii.