神经系统疾病的诊断应建立在全面详尽地收集临床资料的基础上。在诊断过程中，通常先初步确定病变的解剖部位进行定位诊断，再通过病史及相应辅助检查筛选出可疑的病因即定性诊断。对部分病例，初步诊断可能即为最后诊断。对病情较为复杂的病例，尚需要不断修正、逐步完善的过程。宜从常见病入手，对可能发生的各种疾病从正反两方面逐一分析，筛选出可能性最大的疾病，并注意排除对患者危害最大的疾病。为寻找诊断证据，尚可进一步进行有针对性的特殊检查，有些疾病甚至需要诊断性治疗或长期追踪随访方可最后确诊。在思考诊断的过程中，应注意以下几点：
重视病史的采集与查体
病史与体征是诊断资料的主要来源，也是临床资料导向的主要依据，因此第一手资料十分重要。在采集病史时应全面，客观，实事求是，勿因片面局限于神经系统症状而忽视了其他系统的表现。重视首发症状以及各种症状体征在时间上的发生次序。对于神经系统疾病的常见症状如头晕、头痛、偏瘫、感觉异常等，应根据患者具体主诉重点询问，并在查体时有针对性的进行检查。
—元论原则
定位、定性诊断中通常要遵循一元论原则，即尽量用一个病灶或一种原因去解释患者的全部临床表现与经过。若难以解释或解释不合理时，再考虑多病灶或多原因的可能。
合理使用辅助检查
辅助检查的选项应体现临床思维的针对性和目的性。作为临床医师支持或排除诊断的手段，辅助检查应服从于临床思维而不可盲目检查。CT、MRI等检测技术的问世，确实深化了临床医师对疾病的认识，甚至使以往只有尸检方可确诊的疾病（如Binswanger病），在患者生前就可以获得诊断。但应当指出，影像学检查不能取代认真、细致的问诊、查体。另外，对一些价格昂贵或有创性的特殊检查如PET-CT等，在选择时尚需考虑费用-效益（cost-benefit）比或危险-效益（risk-benefit）比。
辅助检查结果与临床定位的分离现象
一般情况下，根据症状和体征就可以作出临床定位诊断。辅助检查确可帮助定位，但值得注意的是，不能仅仅依靠神经影像学检查、神经电生理检查、神经心理学检查来进行定位诊断。有些病理损害可以不出现临床症状和体征（如腔隙性脑梗死），有时影像学表现严重而临床症状和体征轻（如颈椎病）。因此，要将两者有机结合，更好地发挥辅助检查的作用。
病损的远隔效应
病理损害可出现远隔效应，如原发病变在颈段脊髓，临床症状和体征主要表现在胸脊髓;又如脑和脊髓都有损害，但仅有脊髓损害的症状和体征。因此，临床的定位诊断是相对的，需要对病人进行系统评估。
假性定位体征
脑瘤患者在颅内压增高的后期可出现假性定位体征，如展神经麻痹、耳鸣或病灶侧偏瘫等，需善于识别。
长期随访与最终诊断
由于只观察到疾病的一个时间上的横断面，在少数情况下，即使进行了详尽的辅助检查仍难以明确患者诊断，长期随访和动态观察是必要的，有助于最后的确诊。如皮质基底节变性，起病时症状可表现为强直、震颤，高度类似于帕金森病，但随着病程发展，最后会逐渐出现痴呆、异己手等症状，且其对左旋多巴制剂的低反应性也有别于帕金森病。
首先排除器质性疾病
在器质性疾病与功能性疾病难以鉴别时，需首先考虑器质性疾病，以免延误患者诊断和治疗造成严重后果。
先排除危害严重的疾病
在某些紧急情况下而诊断不明时，要先排除具有潜在高危险性疾病。在急诊室遇到突发剧烈头痛病人，首先要排除蛛网膜下腔出血、青光眼、颅内高压、动脉夹层等可能造成严重后果的疾病。
谨慎诊断不可治疾病
神经系统疾病中有一部分属于不可治或治疗效果差的，如运动神经元病、多数遗传病，这些疾病给患者和家庭带来极大的心理负担。如暂时未能完全符合诊断标准，切勿匆忙做出诊断。
循证医学
在循证医学的观点已被广泛接受的今天，临床医师也要与时俱进，更新知识，在诊断过程中重视证据、重视调查研究，使主观思维更符合客观实际，将循证医学的观点与患者个体情况相结合，提高诊治水平。
重视共病
应当认识到我们面对的是病人而不是某个单一的疾病，在很多情况下存在疾病共病的情况，如脑卒中伴发抑郁，慢性紧张型头痛患者伴有焦虑症状等，因此，生物-心理-社会医学模式更有助于我们开阔临床思维。