Pemeriksaan yang berkaitan dengan cedera otak bayi terutama meliputi pemeriksaan fisik, pemeriksaan cairan serebrospinal pungsi lumbal dan pemeriksaan pencitraan, serta elektroensefalografi. Ketika cedera otak bayi, pertama-tama dilakukan pemeriksaan fisik yang lebih rinci, seperti apakah bayi dalam keadaan sadar atau tidak sadar, apakah ada luka atau pendarahan di kepala, mengamati ukuran pupil dan perubahan reaksi cahaya, apakah leher lunak atau lurus, dan kekuatan otot serta tonus otot anggota tubuh bayi. Pungsi lumbal pada tahap awal cedera otak bayi dalam cairan serebrospinal dapat ditemukan dalam sejumlah besar sel darah merah, membantu menentukan apakah ada cedera otak traumatik dan pendarahan. Tes ini bersifat diagnostik untuk penyakit seperti meningitis purulen. Yang lebih umum adalah tes pencitraan, seperti CT kranial atau pencitraan resonansi magnetik. Hasilnya intuitif, akurat, dan non-invasif bagi bayi, dan umumnya digunakan dalam praktik klinis. CT lebih sensitif terhadap perdarahan dan MRI lebih efektif dalam mencitrakan jaringan otak. Elektroensefalografi (EEG) dapat dilakukan jika diperlukan untuk membantu diagnosis. Cedera otak pada bayi memerlukan perhatian medis segera karena tingkat keparahan dan perkembangan kondisi yang berpotensi cepat.