Le indagini di neuroimaging vengono effettuate allo scopo di escludere anomalie strutturali che possano spiegare segni di I e II motoneurone e assumono particolare importanza in pazienti con presentazione atipica di malattia. Nei pazienti affetti da SLA l'encefalo e il midollo spinale appaiono generalmente normali.Con la Risonanza Magnetica si vuole escludere la presenza di neoplasie, di alterazioni artero-venose, di alterazioni ossee, e della mielopatia causata da spondilosi cervicale o infezioni retrovirali.Oggi nei centri più specializzati viene proposta anche l'analisi del midollo e dell'encefalo con RM con fiber tracking, una nuova metodica che valuta l'integrità delle vie piramidali discendenti attraverso lo studio delle alterazioni della diffusione delle molecole di acqua (anisotropia) lungo il loro decorso.