Normalerweise reicht die körperliche Untersuchung, um den Spannungskopfschmerz zu diagnostizieren. Nur wenn zusätzlich neurologische Symptome vorhanden sind, muss man andere Verfahren einsetzen. Wichtig für die Diagnose der Spannungskopfschmerzen ist eine genaue Beschreibung folgender Faktoren:

• Art der Kopfschmerzen
• Lokalisation am Kopf
• Zeitlicher Verlauf
• Häufigkeit
• Mögliche Schmerzauslöser

Der Arzt wird auch nach anderen Erkrankungen und Medikamenten fragen, die für die Enstehung der Kopfschmerzen mitverantwortlich sein könnten. Um alle Informationen zur Hand zu haben, kann es sinnvoll sein, ein Kopfschmerztagebuch zu führen.
Spannungskopfschmerzen müssen von anderen Kopfschmerzformen wie Migräne, medikamenteninduziertem Kopfschmerz oder Cluster-Kopfschmerz abgegrenzt werden. Bei ansonsten gesunden Personen gelingt dies meist ohne zusätzliche technische Untersuchungen.

Weitere Untersuchungen
Treten zu den Kopfschmerzen außerdem Sehstörungen, Taubheitsgefühle, Lähmungen oder Krampfanfälle hinzu, wird der Arzt eine Darstellung des Gehirns oder eine Untersuchung der Gefäße veranlassen. Manche Kopfschmerzpatienten haben oft Angst, an einem Hirntumor zu leiden. Eine bildliche Darstellung des Gehirns kann diesen Menschen die seelische Belastung nehmen.

Ergibt die neurologische Untersuchung Auffälligkeiten, sind epileptische Anfälle bekannt oder ändern sich plötzlich die Frequenz und Intensität der Kopfschmerzen, sollten andere potenzielle Ursachen wie Hirntumore, Verletzungen oder eine Hirnhautentzündung ausgeschlossen werden.

Mögliche Untersuchungen zur Abgrenzung der Spannungskopfschmerzen von anderen Ursachen sind eine Magnetresonanz-Tomografie (MRT), gegebenenfalls eine Computer-Tomografie (CT), in Ausnahmefällen eine Elektro-Enzephalografie (EEG, bei Verdacht auf Epilepsie), PET oder SPECT.

Mit einer Dopplersonographie kann man zudem die Durchblutung der Gefäße messen, die das Gehirn versorgen. Stellt der Arzt fest, dass die Halsgefäße verengt sind, kann dieser Befund die Kopfschmerzen erklären. Wichtig ist die dopplersonographische Untersuchung, weil die neurologischen Symptome Vorboten eines Schlaganfalls sein könnten. Dabei wird eine Ultraschallsonde auf die großen Schlagadern am Hals oder Kopf aufgesetzt. Die gemessenen Informationen werden als Töne wiedergegeben, die Duplexsonographie setzt die Signale dann in ein Bild um. So kann der Arzt die Blutströmung im Gefäß beurteilen.