對於頭痛，並沒有規定特異的檢查方法。但以CT、MRI為代表的影像學檢查對發現顱內器質性病變非常有用。適當的影像學檢查可以易於向患者說明情況，得到患者的理解。比如，患者擔心患腦腫瘤，那麼CT或MRI的陰性結果就很有意義。“百聞不如一見”，患者如果在醫生的指導下，看到了自己腦子裡並沒有腫瘤，就會非常放心。
如果遇到下列情況，影像檢查更屬必要：
1、從未經歷過的突發頭痛；
2、眼部等處的侷限性頭痛；
3、伴有軀體、神經系統陽性體徵的頭痛；
4、每天晨起的頭痛。對於這些頭痛必須要想到器質性疾病。
對於一位頭痛患者，需要根據情況選擇進行下列檢查：
1、血壓測量、心電圖和血液檢查：
不管什麼情況都不要忘了測量血壓。頭痛患者，很多是未經系統治療的高血壓患者。其次，治療偏頭痛的特效藥物曲普坦等的禁忌證是高血壓、肝損害、既往腦血管病及心肌梗塞史、缺血性心臟疾病等。用藥前要先了解有無這些禁忌證。既往心肌梗塞或懷疑心絞痛的，需先做心電圖檢查。此外，初次就診的患者需化驗血液。以顳動脈炎為代表的血管炎、海綿靜脈竇炎可有末梢血白細胞增多、血沉增快、CRP陽性等炎症表現。
2、頭部CT：
頭部CT對於確定顱內器質性病變很有意義。CT上能夠發現問診或查體預想不到的病變。不管是慢性還是急性頭痛，如有可能最好都查一次頭部CT。就診的頭痛患者相當一部分對“腦部疾病”感到不安，希望做頭部CT等影像學檢查；有了CT照片，可以出示給患者並進行說明。CT對於一些器質性病變有絕對意義，特別是出血和鈣化，比MRI更敏感和迅速。對腦出血、蛛網膜下腔出血、硬膜下出血、硬膜外出血的診斷也很有意義。鈣化可以提示顱咽管管瘤、腦膜瘤、畸胎瘤、星形膠質細胞瘤、腦室管膜瘤和脊索瘤等。在懷疑腦部原發或轉移性腫瘤時一定要做增強CT。腦膜炎時，可以看到腦表面的腦膜增強效應。
3、頭部磁共振及磁共振血管造影（MRI/MRA）：
尋找繼發性頭痛原因，CT檢查多快速有效。但是，對於腫瘤性病變、炎症性病變、腦水腫、被骨包圍的後顱窩和眶周、鼻竇的病變，還是MRI最適合。針對肥厚性硬膜炎等腦膜的炎症疾病、癌性腦膜炎，MRI也同樣有用。
特發性低顱壓性頭痛站立時頭痛加重，臥位時頭痛減輕。釓造影MRI見到硬膜強化是本病的特徵。通過腰椎穿刺測顱壓可以確診。MRA對發現腦動脈瘤很有意義，但是要注意其精確度不是很高。
4、頭部單純X線：
由於醫學科技的進步，在我國CT和MRI檢查已經比較普及，頭部單純X線幾近淘汰。但是，X線側面像上可以看到蝶鞍的形狀和顱底寰椎結合部的情況，有時還有一定意義。在蝶鞍旁腫瘤、垂體瘤時，可以觀察到鞍結節、前床突、後床突、垂體窩、鞍背的改變。顱底凹陷症或扁平顱底等的顱底寰椎結合部先天性病變也可以是頭頸部疼痛的原因。慢性顱內高壓時，在小兒可見骨縫分離，在成人可見指壓痕增加以及蝶鞍的變化。
5、頸椎單純X線：
頭痛原因不一定侷限於頭部。變形性頸椎病也可以引起枕部或頭頸部的疼痛。頸椎單純X線可以觀察到頸椎生理性前突消失或側彎、椎體變形以及椎間隙狹窄等。頸椎單純攝像共有正位、雙斜位、側位(前屈、中立、後屈)以及正面開口位7個方向，應根據情況採用必要的檢查。
6、腦血管造影（DSA)：
腦血管造影雖然是頭痛檢查中創傷較大的檢查，但是對於用CT和MRI難以檢查出的動脈瘤或靜脈竇血栓等血管病變卻是最好的檢查方法。不能漏診的頭痛中包括顱內夾層動脈瘤導致的頭痛，在年輕人中比較多見。出血者在血管壁損傷疼痛之上再加上蛛網膜下腔出血的疼痛，預後非常危險。腦血管造影可以輕易查出這種病變。
7、腦電圖：
對於診斷癲癇性頭痛腦電圖很有必要。癇性發作波的存在是診斷要點。但是，偏頭痛的患者有時也可以出現癲癇性腦電圖異常，特別是某些小兒頭痛患者出現癇性發作波，且抗癲癇藥有效。其中多數是單純部分發作(自主神經發作)，這種頭痛的特點是發病突然，多伴有噁心、嘔吐、發作後入睡或睏倦，與偏頭痛發作相似。有些病例同時具有兩者特點，提示兩者可能存在病理生理學的相關性。
8、腦脊液檢查：
對於懷疑蛛網膜下腔出血、伴有腦膜刺激徵或炎症表現的頭痛、原因不明的頭痛，有必要檢查腦脊液。做腰椎穿刺檢查可以判斷顱壓的高低、出血、黃變和有無腦膜炎。特別是想要明確引起腦膜炎的病原菌時必須行腦脊液檢查。
但是，有頸強直或者視神經乳頭水腫時，應考慮有顱內壓增高，此時腰椎穿刺可能因顱壓突然降低而引起小腦的枕骨大孔疝而死亡，原則上是禁忌的。
9、眼科及耳鼻喉科檢查：
眼科疾病也是引起繼發性頭痛的原因之一。特別是閉角型青光眼急性發作時，會出現劇烈的頭痛、眼痛、嘔吐和視力下降。也可以出現瞳孔不對稱，甚至可能誤診為蛛網膜下腔出血，這時有必要檢查眼壓。此外，檢查眼底如發現視乳頭水腫則提示顱內高壓，如發現視網膜下出血則提示蛛網膜下腔出血。
有的難治性頭痛是由鼻竇炎引起。鼻竇炎根據患病部位不同，具有特徵性症狀。如額竇炎以額部、頂部以及眼眶後部疼痛起病，多數晨起後至上午頭痛較重，到下午減輕。上頜竇炎的疼痛在顏面部，特別是面頰部或耳部，並向上牙槽和額部放射。篩竇炎疼痛自眼眶間、鼻根部、內眥或眶後向顳部放射。蝶竇炎表現為枕部、頂部、額部、眼眶後部疼痛。這些鼻竇炎通過適當治療可以得到改善。神經內科醫生應根據以上特徵將患者轉診給耳鼻喉科醫生治療。
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