抗生素腦病的診斷，第一首先要有抗生素的使用史，這種使用史常常在抗生素使用的前3-10天，部分可以是之前使用，但是時間比較長的累積量。抗生素可以包括青霉素類、頭孢類等抗生素，在使用抗生素之后，出現的抗生素腦病的表現在停用抗生素之后，可以得到慢慢改善，由此也可說明疾病與抗生素使用史有相關性。抗生素腦病輕的表現主要是頭昏、頭脹，煩躁以及精神錯亂等，嚴重的可以出現譫妄、答非所問，或者還可以出現抽搐、精神異常、躁狂等表現。這種改變的形成，一般是一些對中樞神經有刺激的抗生素造成。比如以青霉素為例，青霉素在動物實驗中可以有導致癲癇的作用，在人體大量應用青霉素，青霉素可以進入腦部，刺激神經元，導致神經元的異常放電。這種神經元電活動的異常，會導致相關的腦病，所謂的腦病是一種病態過程，這種過程常常在停用藥物之后可以改善，所以不會像其他的器質性損害一樣，這種損害可以持續存在。因此停用抗生素之后觀察，如果患者逐漸得到緩解，就說明抗生素腦病和抗生素的使用有關。