一、病 史
眼球运动功能异常涉及的疾病较多，应详细地询问有关病史的各种资料，既往史应注意有无感染史、结核史、及感染的先驱症状，这有助于脑膜炎、脑炎、脑干炎、多发性脑神经炎、海绵窦血栓等的诊断。动脉粥样硬化、糖尿病等有助于脑血管病的诊断。早熟、尿崩症等有助于内分泌异常的诊断，如松果体、垂体肿瘤等。慢性头痛伴有  恶心、呕吐及视乳头水肿则应怀疑脑内肿瘤的可能。
对于眼球运动功能异常应询问有无波动性，如晨轻暮重见于重症肌无力，如呈反复缓解与复发的病程时应怀疑是多发性硬化的可能。
眼球运动功能异常呈慢性进行性加重的病程以肿瘤或肌源性疾病多见。急性发病的眼球运动功能异常以炎症、脑血管病产伤等多见。
儿童以脑干肿瘤、炎症、脑血管畸形、重症肌无力眼肌型多见。中青年人则以肿瘤、炎症。重症肌无力、多发性硬化、动脉畸形等多见。老年人以脑血管病及肿瘤或肿瘤转移多见。
二、体格检查
1、眼球运动异常 应注意眼球运动受限的程度，是一侧或双侧，是哪个神经功能异常，并应区分眼球运动异常的性质，区别是动眼神领痹、滑车神经麻痹、外展神经麻痹以及动眼、滑车及外展神经同时麻痹，还是核性眼肌瘫痪，估计涉及的神经核是动眼神经核，还是外展神经核，是否涉及其邻近如面神经、三叉神经、内侧纵束和锥体束，是否是核上性眼肌瘫痪。必要时可做疲劳试验。
2、伴随的症状和体征 如眼球突出、眼睑水肿周睑结膜充血泪底有无视乳头水肿、脑膜刺激征及神经系统有无定位体征。全身有无肿瘤、感染、恶性病变等。
三、辅助检查
1、头颅X线平对 有时可发现某些颅内肿瘤如骨质破坏等。
2、脑CT或MRI 能发现脑内肿瘤、脑血管病、及部分炎症，并能对病变的部位、性质、范围等作出定性和定位诊断。
3、脑脊液检查 对于颅内炎症如海绵窦血栓、脑膜炎、脑炎、多发性硬化、蛛网膜下腔出血作出诊断。
4、脑电图 可对脑内炎症、癫痫及功能异常作出诊断。
5、肌电图 对重症肌无力及肌肉疾病有诊断意义。
6、血糖、血液内分泌学检查 对于糖尿病引起的眼肌麻痹、内分泌功能异常导致的眼球活动异常有帮助诊断的意义。