Le scanner cérébral est la clé de voûte du diagnostic positif d'hématome sous-dural chronique. C'est, dans la plupart des cas, le seul examen à réaliser : sa sensibilité est supérieure à 90 %. Classiquement, l'hématome sous-dural chronique revêt la forme d'une collection péri-cérébrale convexe en dehors, concave en dedans (en croissant de lune), écrasant plus ou moins les circonvolutions en regard, et exerçant un effet de masse plus ou moins important. Sa densité varie au fil du temps : hyperdense dans les 2 premiers jours, elle devient isodense durant les 2 premières semaines, puis hypodense au-delà. Les difficultés diagnostiques sont essentiellement représentées par l'hématome sous-dural chronique bilatéral isodense et par le diagnostic différentiel avec hydrome compressif et empyème. Certaines localisations inhabituelles peuvent se rencontrer (fosse postérieure, base du crâne...), et l'on observe parfois un niveau de sédimentation sanguine au sein de la cavité ou encore un cloisonnement. L'IRM a une sensibilité proche de 100 %. Les caractéristiques IRM de l'hématome dépendent des caractéristiques ferromagnétiques des produits de dégradation de l'hémoglobine et, par là même, de l'ancienneté de l'hématome.