一侧太阳穴痛可以先排除头颅本身的问题，行头颅核磁共振检查以及头颅血管核磁共振检查，必要时做脑血流图的检查，排除颅内器质性病变导致的一侧太阳穴疼痛。另外，耳颞神经痛、颞动脉炎，可以导致这个症状，需要行耳颞神经阻滞以后来明确病因。
另外，颈源性头痛也可以表现为一侧太阳穴疼痛，是由于颈椎曲度改变、颈椎间盘突出退变、颈肩部软组织损害刺激椎动脉以及颈神经产生的头痛，可以通过颈交感神经阻滞、颈神经阻滞、颈椎小关节注射等来缓解治疗这一症状。同时，关注心脏病导致的一侧太阳穴疼痛需要行心电图、心脏彩超、心脏冠状动脉造影术来明确原因，对因治疗。