Il fluido cerebrospinale può essere analizzato per eseguire la diagnosi di una grande varietà di malattie neurologiche. Di solito viene estratto tramite una procedura chiamata puntura lombare, effettuata tra L3 e L4 o tra L4 e L5 (cauda equina), che serve per contare il numero di cellule presenti nel fluido (oltre a rilevare quelle che non dovrebbero essere presenti, come i globuli rossi) e per misurare i livelli di proteine (proteinorrachia), glucosio (glicorrachia) e altre sostanze. Questi parametri da soli sono molto indicativi nella diagnosi di emorragia subaracnoidea e di infezioni del sistema nervoso centrale, come la meningite. 