1、病原学检查：
（1）涂片检测衣原体包涵体：取眼结膜刮片或宫颈拭子做涂片，下呼吸道感染患者纤推支气管镜检查时用毛刷取分部物或灌洗液，Giemsa染色或磷染色检测胞内沙眼衣原体包涵体，改良的Diff-Quik染色将检测包涵体的时间缩短为几分钟。也可采用直接荧光抗体染色，将涂片用甲醇固定，加入抗沙眼衣原体荧光抗体，孵育洗片干燥后，在荧光显微镜下检查，方法简便快速，可用于高危人群的快速筛查，但其敏感性受人群感染率影响，阳性结果的判定带有主观性。
（2）细胞培养法：常用经放线菌酮处理的单层Me，Coy 细胞或Hela 细胞进行细胞培养，再用单克隆荧光抗体染色检测其特异性包涵体，是确诊沙眼衣原体感染的重要方法，敏感性及特异性均较高，曾被认为是检测沙眼衣原体的“金标准”。但此法费时且对实验设备技术条件要求较高，限制了其作为快速诊断方法的应用，其“金标准”的地位已受到PCR等检测方法的挑战。
2、血清免疫学检查：
（1）直接免疫荧光法：是检测沙眼衣原体抗原最常用的非培养方法，采精液、尿液、直肠液或子宫内膜等标本刮片，用荧光标记的沙眼衣原体单克隆抗体检测，敏感性及特异性均较高，且方法简便快速，已广泛应用于临床。
（2）酶联免疫吸附法(ELISA)：用其多克隆或单克隆抗体检测抗原，敏感性及特异性均较高，且简便快速，但可与某些细菌感染有交叉反应。
（3）血清特异性抗体检测：所有衣原体有共同的属抗原，用补体结合法可检测，但因感染后产生抗体滴度低难以检出，故一般不用此法诊断。
3、分子生物学检查：
（1）原位杂交法检测：用DNA探针检测宫颈或直肠活检标本中沙眼衣原体DNA，具有很高的敏感性和特异性，可鉴别衣原体的种、型，但操作烦琐，主要用于流行病学调查。
（2）PCR检测：方法简便、快捷，具有良好的检测敏感性和特异性，且可用于鉴定其种及血清型，可用于诊断、疗效判断及流行病学调查，此方法检出率高于其他方法，但可能存在非特异性DNA扩增而出现假阳性。据报道热启动PCR方法可明显降低非特异性扩增，提高敏感性和特异性。现代沙眼衣原体的检测是以培养方法十两个不同原理的非培养方法作为“金标准”，如培养阳性，则无需使用非培养方法，如培养阴性，则使用两个非培养方法，只有在后者同时阳性时才能判断为阳性，否则判断为阴性。