يتم البزل القطني عن طريق وضع الشخص عادة ممددًا على جانبه، وتطبيق مخدر موضعي، وإدخال إبرة في كيس الجافية (كيس حول النخاع الشوكي) لجمع السائل النخاعي. عند تحقق ذلك، يتم قياس ضغط الفتح للسائل الشوكي باستخدام مقياس للضغط . الضغط الطبيعي عادة بين 6 و 18 سم ماء. في التهاب السحايا الجرثومي عادة ما يكون الضغط مرتفعًا في التهاب السحايا الفطري بالمستخفيات، الضغط داخل الجمجمة يكون مرتفعا بشكل ملحوظ، المظهر الأولي للسائل قد يكون مؤشرا على طبيعة الإصابة: إذا كان عكرا فهذا يشير إلى مستويات أعلى من البروتين وخلايا الدم البيض والحمر و / أو البكتيريا، وبالتالي قد تشير إلى التهاب السحايا الجرثومي.يتم فحص عينة السائل النخاعي لوجود أنواع خلايا الدم البيضاء وخلايا الدم الحمراء، والمحتوى من البروتين ومستوى الجلوكوز. صبغة الجرام للعينة قد تثبت البكتيريا في التهاب السحايا الجرثومي، ولكن عدم وجود البكتيريا في السائل لا ينفي التهاب السحايا الجرثومي لأنها تكون موجودة فقط في 60٪ من الحالات. يتم انخفاض هذه النسبة بمقدار 20٪ إضافية في حال إعطاء المضادات الحيوية قبل أخذ العينة. صبغة غرام هي أيضا أقل موثوقية في التهابات معينة مثل داء الليستريات. الزراعة الميكروبيولوجية للعينة هي أكثر حساسية فإنها تحدد العامل الممرض في 70-85٪ من الحالات، ولكن النتائج يمكن أن تستغرق فترة تصل إلى 48 ساعة لتصبح متاحة للتشخيص. نوع خلايا الدم البيضاء الغالبة (انظر الجدول) يشير إلى ما إذا كان التهاب السحايا جرثومي (حيث عادة العدلات هي الغالبة)، أو فيروسي (حيث اللمفاويات هي الغالبة)، أما غلبة الحمضات فتقترح عادة العدوى الفطرية أو الطفيلية.تركيز الجلوكوز في السائل النخاعي عادة ما يفوق 40 ٪ من تركيز الجلوكوز في الدم. في التهاب السحايا الجرثومي هو عادة أقل؛ لذا يُقسَم مستوى الجلوكوز في السائل الشوكي النخاعي على مستوى السكر في الدم وهناك نسبة ≤0.4 تدل على التهاب السحايا الجرثومي،  في الأطفال حديثي الولادة، مستويات الجلوكوز في السائل النخاعي عادة ما تكون أعلى، وبالتالي تعتبر نسبة أقل من 60٪ غير طبيعية. مستويات عالية من اللاكتات في السائل الشوكي تشير إلى ارتفاع احتمال التهاب السحايا الجرثومي، كما عدد خلايا الدم البيضاء المرتفع. إذا كانت مستويات اللاكتات أقل من 35 ملغ / دل والشخص لم يتلق سابقا المضادات الحيوية فإن هذا قد يستبعد التهاب السحايا الجرثومي.ويمكن استخدام العديد من الاختبارات المتخصصة الأخرى للتمييز بين أنواع مختلفة من التهاب السحايا. قد نستخدم اختبار تراص اللاتكس ويكون إيجابيا في التهاب السحايا الناجم عن المكورات العقدية الرئوية، النيسرية السحائية، المستدمية النزلية، الإيشرشية الكولونية، والعقديات.B لم يتم تشجيع استخدامه روتينيا لأنه نادرا ما يؤدي إلى تغييرات في العلاج، ولكن يمكن استخدامه في فشل اختبارات أخرى في التشخيص. وبالمثل، قد يكون اختبار محللة الليمول إيجابي في التهاب السحايا التي تسببها البكتيريا سالبة الجرام، إلا أنها ذات فائدة محدودة ما لم تكن اختبارات أخرى غير مفيدة. تفاعل البوليميراز المتسلسل هي تقنية تستخدم لتضخيم آثار صغيرة من الحمض النووي للبكتيريا من أجل الكشف عن وجود الحمض النووي للبكتيريا أو فيروس في السائل الشوكي. هو اختبار حساس للغاية ونوعي حيث يحتاج كميات ضئيلة فقط من الحمض النووي للعامل الممرض. قد تسهم في تحديد نوع البكتيريا في التهاب السحايا الجرثومي ويمكن أن تساعد في التمييز بين الأسباب المختلفة لالتهاب السحايا الفيروسي (المعويات، و فيروس الهربس البسيط (2) والنكاف في الذين لم يتحصنوا مناعيا لهذا.دراسة المصل (تحديد الأجسام المضادة للفيروسات) قد يكون مفيدا في التهاب السحايا الفيروسي. إذا اشتبه بالتهاب السحايا السلي، يتم تحضيرالعينة لصبغة تسيل-نلسن، التي لديها حساسية منخفضة، وزراعة عصيات السل، والتي تأخذ وقتا طويلا للتحضير، وتفاعل البوليميراز المتسلسل يستخدم بشكل متزايد. تشخيص التهاب السحايا بفطور المستخفيات يمكن أن يتم بتكلفة منخفضة باستخدام صبغة الحبر الهندي للسائل الشوكي؛ واختبار مستضد المستخفيات في الدم أو السائل الشوكي هو أكثر حساسية، وخاصة في الاشخاص المصابين بالايدز.وصعوبة التشخيص والعلاج هو "التهاب سحايا معالج بشكل غير كامل"، حيث توجد أعراض التهاب السحايا بعد تلقي المضادات الحيوية، مثل التهاب الجيوب الأنفية المفترض. عندما يحدث هذا، فإن نتائج فحص السائل الشوكي تشبه تلك التي التهاب السحايا الفيروسي، ولكن قد يحتاج أن يستمر العلاج بالمضادات الحيوية حتى الحصول على دليل إيجابي قطعي لعدوى الفيروس كإيجابية فحص البلمرة المتسلسل للفيروسات المعوية.