画像検査ではてんかんの原因となる病変（脳腫瘍、脳や血管の奇形、脳の炎症、頭部外傷や脳血管障害後の瘢痕など）の有無を調べることができます。

てんかん診療で用いられる画像検査には、X線コンピュータ断層撮影（CT）、磁気共鳴画像（MRI）、放射性同位元素を用いたシングルフォトン放出断層撮影（SPECT）とポジトロン放出コンピュータ断層（PET）があります。

CT、MRIは脳の構造的な異常を検出します。CTでは大きな病変や石灰化病変を検出できますが、MRIではさらに小さな病変が検出可能です。

SPECTは脳血流や神経受容体濃度、PETは脳のブドウ糖代謝や酸素消費率の変化を測定します。つまり脳の機能的な状態を調べることができます。