通过CSF病理分析，或脑活检确定诊断。CSF的分析包括生化（葡萄搪和蛋白）、细胞计数、细胞学、流式细胞仪和PCR检测免疫球蛋白，基因克隆重排或EB病毒DNA。脑活检仍然是诊断的“金标准”。
由于PCNSL相对罕见，缺乏前瞻性、随机试验，佳治疗方案仍然有争议。全身化疗是有效的，使总生存时间从18个月增加到了55个月。高剂量甲氨蝶呤（至少3.5g/m2）是主要的治疗药物，是对PCNSL有效的药物。甲氨蝶呤单用，或与其他化疗药物合用，或与全脑放射治疗（WBRT）联合应用。
一项随机II期随机临床试验，报道甲氨蝶呤加上高剂量阿糖胞苷，改善了生存率。WBRT通常用于巩固治疗，然而，迟发性放射性神经毒性，是一种不良的、不可逆的治疗相关并发症。尤其年龄60岁以上者，风险显著提高。
对可疑脑转移患者，增强MRI扫描已经取代CT成为检查的首选。对于小病灶，MRI检查比CT更敏感，尤其是位于脑干和后颅凹的病灶。此外，MRI检查在对转移灶与脑脓肿、脑卒中等疾病的鉴别诊断方面有优势。
所有新出现神经系统症状的肿瘤患者，都应该进行脑转移瘤的筛查。对于因置入金属物、患肥胖症或极端幽闭恐惧症，而不能耐受MRI检查的患者，可用增强CT扫描代替MRI检查。如果发现软脑膜强化，一定要行腰椎穿刺以排除软脑膜转移。