Vroeger kon de diagnose NBIA alleen gesteld worden na de dood van de patiënt, door het hersenweefsel te onderzoeken. In bepaalde delen van de hersenen worden daarbij afwijkingen en een typische ijzerneerslag gevonden.
Tegenwoordig is het ook mogelijk om de specifieke afwijkingen en ijzerstapeling in de hersenen van deze patiënten ook tijdens hun leven zichtbaar te maken met behulp van MRI-scans (op de MRI lijkt een deel van de hersenen op de 'eye of the tiger', maar dit is niet bij alle patiënten). Verder kan DNA-onderzoek van de verschillende betrokken genen verricht worden op het voorkomen van veranderingen (mutaties).