Dans tous les cas, le diagnostic de certitude est histologique (autopsie ou biopsie cérébrale): les lésions consistent en une mort neuronale >50%, une gliose hyperastrocytaire (spongiose). Les dépôts de plaques amyloïdes sont rares. Certaines particularités histologiques sont rapportées selon l'ESST étudiée.
    D'autres moyens diagnostiques sont en cours de développement, dont la précision n'est cependant pas suffisante à ce jour: électrophorèse du liquide céphalo-rachidien (protéine 14-3-3), imagerie par résonance magnétique (IRM), électroencéphalogramme, analyse génétique pour les formes familiales.
    Les amygdales et l'appendice permettent parfois d'isoler le prion. Si la sensibilité de cette méthode n'est pas très élevée, elle offre cependant une opportunité diagnostique intéressante ante-mortem.
    D'autres techniques de diagnostic ante mortem sont en cours de développement chez l'animal: recherche de protéines apparentées dans les urines etc.
    Le détail des critères de diagnostic est rappelé séparément (cliquer ici).