診斷ESS除注意上述臨床表現外關鍵是確定空蝶鞍的存在，即鞍上池蛛網膜下腔進入鞍內且垂體受壓。影像學檢查是診斷的主要方法，包括蝶鞍平片、CT和MRI，平片只能發現蝶鞍擴大等間接征象不易與垂體瘤鑒別，氣腦造影可發現氣體進入鞍內以資鑒別，X線平片結合氣腦造影曾是空蝶鞍綜合征的主要診斷方法：可見蝶鞍擴大呈球形或方形，骨質疏松、造影時氣體可進入鞍內。目前CT及MRI為診斷空蝶鞍綜合征的可靠方法,尤其是MRI診斷準確率最高,其可清晰顯示垂體受壓變薄、向后下方移位，主要表現為：1.蝶鞍擴大或正常、鞍內充填大量腦脊液，呈明顯長T1長T2信號。2.垂體受壓變扁、厚度≤3mm，緊貼鞍底、矢狀位呈短弧線狀，冠狀位呈向下淺弧形成“錨狀”冠狀位上垂體柄居中，矢狀位上可見其后移。CT冠狀薄層掃描可以觀察到垂體組織并避免骨偽影干擾。