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神经行为学量表评估是当前评定慢性意识障碍病人状态最重要的检查方法。据2020版EAN昏迷及其他意识障碍的诊断指南统计，约40%临床诊断为植物状态的病人经标准神经行为学量表评估后证实为微意识状态，因此在慢性意识障碍的诊断与鉴别诊断中，应当推广规范、标准化的神经行为学评估。其中，目前JFK昏迷恢复量表修改版（CRS-R）为植物状态、微意识状态、脱离意识障碍诊断与鉴别诊断的金标准。无反应状况全貌量表（FOUR）可用于未脱离呼吸机的重症病人。格拉斯哥预后评分量表扩展版（GOS-E）用于出院病人的后续随访。2018版《美国意识障碍实践指南》指出联合使用CRS-R和其他行为学量表如WHIM、SMART等可显著提高评估的准确率，但其他量表中多数尚无正式的中文版本，其是否适用于国内临床实践，尚需要具体评估。此外，应注意很大一部分意识障碍病人的意识状态具有较大的波动性，行为学评估常可能获得假阴性结果，因此应当在相同标准下于不同时间多次评估以提高准确率。
推荐使用CRS-R作为慢性意识障碍的标准临床量表。GOS-E可用作慢性意识障碍非住院病人的随访量表，但因其无法区分VS/UWS与MCS，在条件允许时CRS-R仍然为慢性意识障碍随访的首选量表。
迄今对慢性意识障碍病人进行实验室检查的研究尚未发现明确有利于诊断、鉴别与预后评估的特异性指标。S100B蛋白、神经丝轻链（NF-L）、神经元特异性烯醇化酶（NSE）等在脑脊液及外周血的含量可反映脑组织及血脑屏障受损害程度，在部分研究中提示与脑损伤严重程度及预后相关。此外，近年来在慢性意识障碍领域亦进行了关于炎症因子、蛋白质组学及代谢组学的研究，将在本书第三章介绍。
临床标准脑电图可区分脑死亡、意识障碍及正常状态，在意识障碍诊断中受到2020年EAN指南的推荐。意识障碍特别是植物状态病人多表现为类似深度睡眠的漫波背景，但亦有文献报道部分意识障碍病人可能呈正常或轻度异常背景。量化脑电图可能显示广泛的幅值降低伴部分脑电反应的缺失，其判断指标较标准脑电图更为客观，但对设备及测试环境要求较高，目前多用于科学研究。躯体感觉诱发电位（somatosensory evoked potential，SEP）N20成分、脑干听觉诱发电位（brain auditory evoked potential，BAEP）可能预测病人对治疗的反应及预后。事件相关电位中，响应预期外事件的失匹配负波（MMN）、P300和响应语义变化的N400、P600等成分与意识存留以及意识恢复可能有关系，但受病人感知功能、病人状态、检测环境、检测者和分析者水平因素的影响较大，且文献结果存在不一致。经颅磁刺激联合脑电测量得到反映大脑神经网络复杂程度的复杂干扰指数（PCI）可能用于不同意识状态的区分，根据一项小样本量研究结果，VS/UWS、MCS及健康人清醒状态下测得PCI值分别为0.19～0.31（VS/UWS），032～0.49（MCS），及0.44～0.67（健康清醒）。
联合运动相关指令和非运动相关对照指令的任务态肌电测量可能有助于检测临床易遗漏的自主或遵嘱运动。
慢性意识障碍虽保留行为学上的睡眠觉醒周期，即睁闭眼周期，但其大脑实际的睡眠觉醒状况仍未被完全解析。多导睡眠监测（PSG）以及EEG被用于记录病人一定时间内的睡眠分期以及相对应的呼吸、腿动等状况。目前的研究发现非快速眼动睡眠2期（N2）和快速眼动睡眠期（REM）与慢性意识障碍的严重程度及预后相关，但这些研究尚存在较大争议。
推荐使用临床标准脑电图作个体化诊断。在有设备及人员条件的中心推荐开展高密度EEG量化分析。MMN、P300、N400、P600等事件相关电位可作为意识残余指征，但评估需结合不同空间脑区、多种层级模态的诱发电位，分不同时间点多次采集以综合评估。
常规的计算机断层扫描（CT）或磁共振成像（MRI）技术可用于明确病损范围及排查脑积水等并发症。弥散张量成像（DTI）可显示广泛神经纤维束连接中断。功能影像检查如fMRI、FDG-PET/CT可显示双侧大脑半球及丘脑等部位显著的低代谢状态。此外，任务态功能影像学检查能够不依赖于病人的行为表达，直接在大脑层面探测意识活动，因而在对无意识和微意识状态的区分中具有重大价值，但可能受到被试者感知和理解功能、被试者状态，以及检测本身存在假阴性概率等问题的限制。
在意识障碍的常规检查中加入基于影像检查的脑网络分析和功能成像脑区激活检测可以提高诊断的准确率，但尚没有形成个体化的诊断标准，其检测结果仅可供参考，必须谨慎解读，特别指出不能以阴性结果武断地将病人评估为不存在意识。