Rozpoznanie przerzutów do opon mózgowych opiera się na badaniu płynu mózgowo-rdzeniowego, w którym obserwuje się podwyższone stężenie białka, komórki nowotworowe i czasem także niskie stężenie glukozy. Badaniem TK i MR nie można wykluczyć meningozy, jednakże można uwidocznić lite przerzuty do mózgu oraz obrzęk stanowiący przeciwwskazanie do nakłucia lędźwiowego. Ponadto stwierdza się obrzęk tarcz nerwów wzrokowych, niedowłady, niekiedy objawy oponowe oraz bóle korzeniowe i osłabienie odruchów głębokich – w przypadku procesu zlokalizowanego w obrębie opon kanału kręgowego. Chory może skarżyć się na ból głowy. Mogą wystąpić także zaburzenia świadomości.