腦脊液出現蛋白-細胞分離現象是GBS的特征之一，即蛋白水平升高而細胞數正常；病初CSF蛋白正常，通常在第一周末蛋白水平升高，臨床癥狀穩定后蛋白仍可繼續升高，發病后3～6周達高峰，遷延不愈患者CSF蛋白可高達20g/L，是神經根病變導致根袖吸收蛋白障礙。白細胞計數一般<10×109/L。CSF及外周血可檢出寡克隆帶，但不完全相同，提示部分Ig為鞘內合成，說明此病與免疫相關。
神經傳導速度（NCV）和肌電圖檢查有助于GBS診斷及確定原發性髓鞘損傷。發病早期可僅有F波或H反射延遲或消失，F波改變常代表神經近端或神經根損害，對GBS診斷有重要意義。電生理檢查NCV減慢，近端潛伏期延長，波幅正常或輕度異常，提示脫髓鞘改變，NCV減慢出現于疾病早期。肌電圖最初改變時運動單位動作電位（MUAP）降低，發病2～5周可見纖顫電位或正相波，6～10周近端纖顫電位明顯，遠端纖顫電位可持續數月。