Le diagnostic de maltraitance est souvent étayé par les données de l'imagerie squelettique et cérébrale. Sur les radiographies du squelette, l'argument diagnostique principal est la présence de fractures d'âges différents et/ou de localisations particulières (épiphysométaphysaires, arcs postérieurs de côtes, etc.). La scintigraphie osseuse est utile pour détecter des lésions infraradiologiques récentes. Les traumatismes infligés de l'encéphale font l'essentiel du pronostic. Souvent graves, ils représentent la cause principale de décès. Ils sont liés à des secousses violentes, parfois associées à un impact final. Ils peuvent être isolés, sans aucune lésion squelettique, cutanée ou ophtalmologique décelable. Le recours à l'imagerie de l'encéphale (scanner en phase aiguë, souvent complété d'une imagerie par résonance magnétique en phase subaiguë) est donc systématique chez l'enfant âgé de moins de 2 ans. Les lésions retrouvées peuvent être des hématomes sous-duraux diffus, bilatéraux, de siège profond (interhémisphérique, tente du cervelet) ou des lésions intraparenchymateuses (contusion, œdème, anoxo-ischémie ou cisaillement). Les lésions viscérales, plus rares et non spécifiques, doivent être recherchées largement chez les jeunes enfants dans ce contexte, au moins par échographie. La pertinence des examens d'imagerie, leur qualité et la précision de l'interprétation sont des éléments fondamentaux pour établir le diagnostic de maltraitance, toujours très lourd de conséquences. La présence de lésions d'âges différents est un élément diagnostique important à reconnaître mais inconstant.