يمكن تأكيد تشخيص الإصابة بمتلازمة لي من خلال التقييم السريري الشامل ومجموعة متنوعة من الاختبارات المتخصصة، وخاصة تقنيات التصوير المتقدمة، قد يكشف التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) أو التصوير المقطعي المحوسب (CT) للدماغ عن مناطق غير طبيعية في أجزاء معينة من الدماغ (مثل العقد القاعدية وجذع الدماغ والمادة الرمادية). يستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي المجال المغناطيسي والموجات اللاسلكية لإنتاج صور مقطعية لأعضاء معينة والأنسجة الجسدية، أثناء التصوير المقطعي المحوسب يتم استخدام جهاز كمبيوتر وأشعة سينية لإنشاء فيلم يعرض صورًا مقطعية لبعض هياكل الأنسجة.