Όπως έχει αναφερθεί και νωρίτερα, δεν υπάρχει καμία ειδική εξέταση που να μπορεί να βάλει τη διάγνωση της ημικρανίας.

Η διάγνωση της ημικρανίας γίνεται με βάση το ιστορικό των πονοκεφάλων που ο ασθενής αναφέρει στο νευρολόγο του. Εφόσον το ιστορικό είναι τυπικό για ημικρανία και η νευρολογική εξέταση που θα διενεργήσει ο γιατρός δεν έχει παθολογικά ευρήματα, η διάγνωση της ημικρανίας τίθεται και δεν απαιτείται κανένας περαιτέρω έλεγχος με εξετάσεις.

Στην ημικρανία, όλες οι συνηθισμένες εξετάσεις (εξετάσεις αίματος, αξονική ή μαγνητική τομογραφία εγκεφάλου) είναι φυσιολογικές. Ορισμένες εξετάσεις, όπως το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (αλλιώς: εγκεφαλογράφημα), είναι δυνατόν σε μερικούς ανθρώπους με ημικρανία να δείξουν ήπιες διαφορές από το φυσιολογικό. Ωστόσο, τέτοιου είδους ευρήματα, ακόμη και αν υπάρχουν, δεν μπορούν να βοηθήσουν στη διάγνωση της ημικρανίας, καθώς μπορεί να βρεθούν στο ηλεκτροεγκεφαλογράφημα και σε ανθρώπους χωρίς ημικρανία αλλά και χωρίς κανένα άλλο πρόβλημα υγείας. Επιπροσθέτως, ακόμη και αν αυτές οι διαφορές βρεθούν στο εγκεφαλογράφημα, δεν σημαίνουν πρακτικά κάτι για τον άνθρωπο (για παράδειγμα, δεν σημαίνουν ότι αυτός θα έχει πιο συχνές ή πιο δυνατές ημικρανίες ή ότι θα πρέπει να λάβει κάποια συγκεκριμένη θεραπεία). Για όλους τους παραπάνω λόγους, το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα δεν χρησιμοποιείται σήμερα ως εξέταση στη διάγνωση ή την παρακολούθηση ανθρώπων με ημικρανία, εκτός από ορισμένες, ειδικές περιπτώσεις που υπάρχουν άτυπα χαρακτηριστικά που μοιάζουν με επιληψία.

Σήμερα, που η ιατρική έρευνα στον τομέα της ημικρανίας προοδεύει σημαντικά, ξέρουμε ότι με ειδικές εξετάσεις (για παράδειγμα, ειδικού τύπου μαγνητική τομογραφία) μπορούμε να δούμε διαφορές ανάμεσα στον εγκέφαλο ανθρώπων με ημικρανία και ανθρώπων χωρίς ημικρανία. Για την ώρα όμως, αυτές οι εξετάσεις γίνονται μόνο σε ερευνητικό επίπεδο και δεν έχουν εφαρμογή στην καθημερινή κλινική ιατρική πράξη.