1．細菌形態學檢查
通過鏡檢菌細胞或直接觀察細菌培養物特征和菌落形態，對細菌感染病做出診斷。但對機會感染性病原菌所致的疾病無診斷意義，需做革蘭染色加以區分。
（1）鏡檢：細菌形體微小，肉眼不能直接觀察到，必須經顯微鏡放大后才能看到。普通光學顯微鏡（油鏡）可將圖像放大1000～2000倍。此外，暗視野顯微鏡、相差顯微鏡、熒光顯微鏡等，可用于觀察不同情況下的細菌形態和（或）結構。部分細菌經染色后再鏡檢，可提高細菌的檢出率。
（2）細菌培養：除麻風分枝桿菌、梅毒螺旋體等少數菌種外，絕大多數細菌都可在人工培養基上生長。對細菌進行分離培養及鑒定是診斷細菌感染病的金標準，并為體外藥物敏感性試驗提供純培養物，對指導抗菌治療和預測治療效果有一定意義。
2．免疫學檢查
免疫學檢查方法可概括為兩大類：一類是從分離培養的可疑菌落取菌，用已知抗體做玻片定性凝集試驗，結果陽性可做初步診斷；另一類是直接測定臨床檢驗樣本，包括用已知抗原測定患者血清中的抗體和用已知抗體測定樣本中的抗原，做出快速診斷。常用的免疫學檢查方法包括協同凝集試驗、免疫熒光法、酶聯免疫吸附試驗、化學發光免疫分析等。
3．生化試驗
主要檢查細菌的酶系統及代謝產物的差異，絕大多數生化試驗針對單一菌落或細菌純培養進行。常用的生化試驗有糖代謝試驗、蛋白質代謝試驗、鹽類利用試驗和呼吸酶類試驗等。此外，氣相色譜法可檢測細菌培養過程中的代謝產物，是鑒定厭氧菌的一項檢查方法。目前，還采用微生物自動鑒定系統對細菌進行鑒定。
4．分子生物學技術
聚合酶鏈反應技術是一種選擇性體外擴增DNA或RNA片段的技術。核酸探針技術操作簡單，敏感性高，特異性好，該方法是利用核酸做細菌分類鑒定方法中，最適用于細菌感染病診斷的一種方法。擴增反應完成后，必須對擴增產物進行嚴格的分析與鑒定。凝膠電泳分析是最常用和最簡單的分析方法。