眶内脑膜瘤可通过多种检查手段进行诊断，头颅CT平扫可见等或稍高密度肿块伴钙化，增强扫描明显均匀强化；头颅MRIT1WI呈等或稍低信号，T2WI呈等或稍高信号且能多方位成像评估侵犯范围；B型超声可发现实质性肿块及与周围结构关系但对深部位显示欠清；眼底检查可发现视乳头水肿等表现；病理检查是确诊金标准。
平扫表现：眶内脑膜瘤在头颅CT平扫时，多数表现为等密度或稍高密度肿块，边界清楚，瘤内常见钙化，钙化呈斑点状、斑块状等，这是其较特征性的表现之一。对于不同年龄、性别及生活方式的患者，头颅CT检查都可进行，能初步显示眶内病变的位置、大小及钙化情况等，但对于一些微小病变或与周围组织的细微结构关系可能显示不够清晰。
增强扫描表现：增强扫描时肿瘤多呈明显均匀强化，有助于更清晰地显示肿瘤与周围结构的关系，比如与眶壁、视神经等的毗邻关系。
头颅MRI：
T1加权成像（T1WI）：肿瘤通常呈等信号或稍低信号。在不同年龄人群中，其信号特点差异不大，但对于儿童患者，需注意检查时的安全防护等。
T2加权成像（T2WI）：多数呈等信号或稍高信号，肿瘤内如有囊变、坏死等情况，信号会不均匀。对于女性患者，MRI检查一般无特殊禁忌，但如有心脏起搏器等金属植入物则不能进行。通过MRI还能多方位成像，更全面地评估肿瘤侵犯的范围，包括对眶尖、海绵窦等部位的显示较CT更具优势。
超声检查
B型超声：可发现眶内实质性肿块，肿瘤内回声情况因肿瘤本身特点而异，多数呈中等回声，边界清晰，可显示肿瘤与眼球、视神经等的位置关系。对于不同年龄的患者均可进行，尤其是儿童患者，无辐射损伤，操作相对简便，但对于眶内较深部位的病变显示可能不如CT和MRI清晰。
眼底检查
对于伴有视力下降等症状的眶内脑膜瘤患者，眼底检查可发现视乳头水肿、视网膜静脉迂曲扩张等表现，不同年龄、性别患者的眼底表现可能因肿瘤对视神经等结构的影响程度不同而有所差异，通过眼底检查能初步了解视神经及眼底视网膜的受影响情况。
病理检查
对于怀疑眶内脑膜瘤的患者，在必要时可通过手术获取病变组织进行病理检查，这是确诊眶内脑膜瘤的金标准。病理检查可明确肿瘤的组织学类型等，不同患者通过手术获取病理组织的情况因病情而异，对于一些特殊病史的患者，如曾有眼部其他病变或全身性疾病等，手术前需充分评估手术风险等。
