对于慢性发热（不明原因发热[FUO]），实验室检查和影像学应针对基于患者年龄、病史和体格检查结果提示的可能发热病因进行。不加区分地开具实验室检查不太可能有帮助，反而可能有害（即因对假阳性进行不必要的确认性检测而产生不良影响）。评估的节奏由儿童的外观决定。如果儿童看起来有病，节奏应该加快，但如果儿童看起来良好，则可以更从容。
所有的不明原因发热的儿童均应接受下列检查：
全血细胞计数和手工白细胞分类计数
血沉(ESR)和C反应蛋白（CRP）
血培养
尿液分析和培养
胸部X光检查
血清电解质、血尿素氮、肌酐、白蛋白和肝酶
HIV血清学检查
结核菌素皮试或干扰素释放试验
这些检查的结果结合病史和体格检查的结果，就能够聚焦进一步诊断检查。
贫血可能是疟疾、感染性心内膜炎、炎症性肠病、系统性红斑狼疮或结核病 (TB) 的线索。 血小板增多是一种非特异性急性期反应物。总白细胞计数和分类计数通常帮助较小，尽管中性粒细胞绝对计数大于10,000/mcL （大于 10 × 109/L）的儿童有较高的严重细菌感染风险。如果存在异型淋巴细胞，就可能存在病毒感染。如出现不成熟白细胞，就应进一步进行白血病评估。嗜酸性粒细胞增多可能提示寄生虫、真菌、肿瘤、过敏或免疫缺陷性疾病。
血沉和C反应蛋白是非特异性急性期反应物，是炎症的一般指标；血沉或C反应蛋白升高使人为发热的可能性较小。如果血沉和C反应蛋白是正常的，那么评估的步调就可以放缓。然而，对于非炎症病因的不明原因发热，血沉或C反应蛋白可能是正常的（参见表格不明原因发热的部分病因）。
对于不明原因发热的所有患儿，均应至少进行一次进行血培养，如果严重细菌感染的可疑度高，血培养的频率就应提高。具有任何感染性心内膜炎表现的患儿，应在24小时内进行三次血培养检查。血培养阳性，特别是S. aureus（金黄色葡萄球菌），应提高对隐匿性骨骼或内脏感染或感染性心内膜炎的警惕，随后进行骨扫描和/或心脏超声检查。
尿液分析和尿培养很重要，因为尿路感染是不明原因发热的儿童最常见的原因之一。不明原因发热的患儿即使肺部检查是正常的，也应进行胸部X线检查，以明确是否存在浸润和淋巴结肿大。检测血清电解质、BUN、肌酐和肝酶以明确是否累及肾脏和肝脏。因为原发性HIV感染或TB可以表现为FUO，因此应做HIV 血清学检测 和 结核菌素皮肤试验 （使用纯化的蛋白质衍生物）或 干扰素-γ释放试验。
基于检查结果，应选择性地进行其他检查：
粪便检查
骨髓检查
特定感染的血清学检测
需排查系统性风湿病及免疫缺陷性疾病
影像学检查
稀便或近期旅行过的患儿，应确保进行大便培养或寄生虫和虫卵检查。Salmonella（沙门菌属）肠炎可以偶尔表现为不明原因发热不伴有腹泻。
小儿骨髓检查是诊断癌症（特别是白血病）或其他血液疾病（例如，噬血细胞病）最有帮助的检查，如患儿出现难以解释的肝脾肿大，淋巴结肿大或血细胞减少，应确保进行骨髓检查。
确保进行血清学检查，根据情况，包括但不限于EB病毒感染，巨细胞病毒感染，弓形体病，巴尔通体病（猫抓病），梅毒，和某些真菌或寄生虫感染。
对于年龄大于5岁，且具有明显风湿病家族史、系统性风湿病症状或体征或两者兼有的儿童，应进行抗核抗体（ANA）检查。ANA检测真阳性提示存在系统性风湿病基础病变，尤其指向系统性红斑狼疮。初次评估为阴性的患儿，应进行免疫球蛋白水平（IgG，IgA和IgM）检查。浓度低可能提示免疫缺陷病。浓度升高提示可能存在慢性感染或自身免疫病症。
只有当患儿出现与鼻窦、乳突和胃肠道这些部位相关的症状或体征时，应进行这些部位的成像，但是对于初次检查未能明确诊断的不明原因发热，则应确保进行这些检查。ESR或CRP升高、厌食和体重减轻的儿童应该进行检查以排除炎性肠病，尤其是当他们也有腹部症状，无论是否伴有贫血。然而，对于发热持续，而没有其他原因，并且可能是由于某些疾患例如腰大肌脓肿或猫抓病所引起的情况，应进行胃肠道成像。超声，CT和MRI对于评估腹部是有帮助的，可检测脓肿，肿瘤和淋巴结肿大。
中枢神经系统成像对于不明原因发热的患儿来说，通常是没有帮助的。对于存在持续性头痛，神经系统体征或是存在脑室腹膜内分流的儿童，应确保进行腰穿检查。
其他成像技术，包括骨扫描或标记的白细胞扫描，对于发热持续且没有其他解释，同时又怀疑存在可通过这些检查发现的病灶的某些特定患儿，可能有所帮助。
裂隙灯眼科检查对于某些不明原因发热的患儿来说，是有所帮助的，能够发现是否存在葡萄膜炎（例如，发生在幼年特发性关节炎）或白血病浸润。
活检（例如，淋巴结或肝）应限定于具有特定器官累及依据的儿童。
除非怀疑幼年特发性关节炎，否则不应将抗炎药或抗生素的经验性治疗用作诊断措施；在这种情况下，非甾体抗炎药 (NSAID) 的试验是推荐的一线治疗。 对抗炎药或抗生素的反应无助于将感染性疾病与非感染性疾病区分开来。 此外，抗生素可能会导致假阴性的培养结果，掩盖或延缓重要感染（例如，脑膜炎，脑膜感染，心内膜炎，骨髓炎）的诊断。
部分患者需住院治疗，包括可能遭受医疗儿童虐待的受害者（即看护者虚假报告或诱发发热）。