Die Diagnose Trigeminusneuralgie wird in der Regel anhand der Anamnese und der körperlichen Untersuchung gestellt.

Fakultative Medizingerätediagnostik – in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Anamnese, körperlichen Untersuchung, Labordiagnostik und obligater Medizingerätediagnostik – zur differentialdiagnostischen Abklärung bei atypischen Kopfschmerzen oder weiteren begleitenden Symptomen

• Magnetresonanztomographie des Schädels (cMRT; craniale MRT) – bei Verdacht auf parenchymatöse Veränderungen sowie Anomalien
• Craniale Computertomographie (cCT) – bei Verdacht auf Blutung oder knöcherne Läsionen (Verletzungen)
  
• Angio-CT bzw. Angio-MRT – bei Verdacht auf Sinusvenenthrombose
• Digitale Subtraktionsangiographie (DSA) – bei Verdacht auf Aneurysmen (Arterienerweiterung) oder Vaskulitiden (Erkrankungen, bei denen es durch autoimmunologische Prozesse zu Entzündungen von Arterien, Arteriolen und Kapillaren kommt)
• Elektroenzephalographie (EEG) – bei Verdacht auf Krampfanfälle
• Röntgenaufnahmen der Halswirbelsäule – bei Verdacht auf vertabragene (wirbelsäulenbedinge) Ursache der Kopfschmerzen
• Röntgenaufnahmen der Nasennebenhöhlen bzw. CT der Nasennebenhöhlen – bei Verdacht auf Sinusitis (Nebenhöhlenentzündung)
  
• Neurophysiologische Untersuchungen – bei Verdacht auf Neuritis (Nervenentzündung)
• Doppler-/Duplexsonographie – bei Verdacht auf Dissektion (Aufspaltung von Gefäßwandschichten)
  
• Polysomnographie (Untersuchung und Messung bestimmter biologischer Parameter im Schlaf; Schlaflabor) – bei Verdacht auf das Schlaf-Apnoe-Syndrom (Beschwerdebild, das durch Atemstillstände (Apnoen) während des Schlafs verursacht wird)