L'esame del "liquor", tramite puntura lombare, dimostra proteinorrachia non associata ad aumento delle cellule nel liquor (dissociazione albumino-citologica), ovvero un elevato livello di proteine con un basso numero di globuli bianchi; ciò può distinguere la sindrome da un certo numero di altre condizioni, come i linfomi e la poliomielite, dove sia le proteine sia il conteggio delle cellule sono elevati. Nella maggior parte dei casi di sindrome di Guillain-Barré, nel "liquor" si riscontra un quantitativo di proteine maggiore a 400 mg/L, con una conta delle normali cellule in un numero fisiologico. Nonostante ciò, l'esame del CSF nei primi giorni dall'esordio dei sintomi, è insignificante nel 50% delle persone e nell'80% dopo la prima settimana: pertanto, risultati normali non escludono la condizione. Non è raccomandabile una ripetizione della puntura lombare durante il corso della malattia, in quanto i livelli di proteina possono aumentare dopo l'inizio del trattamento.