诊断脑分水岭脑梗死主要依赖于患者的临床表现和相关病史。高血压、动脉粥样硬化、高血脂、冠心病或糖尿病等疾病的存在，可能导致患者突然出现神经系统症状，如言语障碍、运动性失语、命名性失语、偏盲、运动障碍、感觉障碍、抽搐、智能障碍、性格改变及锥体束征阳性，甚至意识障碍。这些症状提示可能存在脑血管疾病，脑CT扫描和脑MRI检查是重要的诊断手段。
在诊断过程中，需要进一步寻找病因，如通过经颅多普勒超声、数字减影血管造影（DSA）、磁共振血流成像（MRA）、心电图、心脏超声和血流变学等检查，以确定确切的病因并预防复发。在鉴别诊断方面，需要注意区分脑出血和脑肿瘤。脑出血通常在活动或情绪激动时发病，常伴有高血压病史和血压波动，症状包括头痛、呕吐和意识障碍，脑CT扫描可见高密度出血灶。而对于缓慢进展的脑梗死，需要与脑肿瘤进行区分，尤其是脑转移肿瘤，可能与急性脑血管病相似。在这种情况下，脑CT扫描可能不够明确，此时脑MRI检查是必要的辅助诊断手段，以确保做出准确的诊断。
分水岭区脑梗死或称为脑分水岭梗死(WatershedinfarctionWI)是指发生在脑的两条主要动脉分布区的交界处的脑梗死，多发生于脑的较大动脉供血交界区。无论从病因、发病机制、病理还是临床特征上来讲，它都不同于脑血栓形成和脑栓塞。主要位于大的皮质动脉供血区之间、基底核区小动脉供血区之间的边缘带脑组织，故而也称之为边缘带脑梗死。