1、核酸检测：PCR、RNA实时荧光核酸恒温扩增法、转录介导核酸恒温扩增法等检测男性尿道拭子、女性宫颈管拭子或男女性尿液标本沙眼衣原体核酸阳性。核酸检测应在通过相关机构认定的实验室开展。
2、抗原检测：酶联免疫吸附试验、直接免疫荧光法或快速免疫层析试验检测男性尿道拭子、女性宫颈管拭子标本沙眼衣原体抗原阳性。
3、培养法：男性尿道拭子、女性宫颈管拭子标本沙眼衣原体细胞培养阳性。
4、抗体检测：新生儿衣原体肺炎病例沙眼衣原体IgM抗体滴度升高，有诊断意义。
5、分泌物涂片检查：分泌物直接涂片显微镜检查，观察有无衣原体或包涵体。
6、病原体培养：将分泌物接种于传代细胞，培养分离衣原体，假阳性少，但技术要求高，不能广泛应用。
7、实验室检查：直接免疫荧光、酶联免疫吸附和乳胶免疫扩散试验可证实衣原体的存在，衣原体培养为金标准。
8、沙眼衣原体细胞培养：将临床标本经处理后接种于衣原体敏感的活细胞中，使衣原体容易在细胞中生长并形成包涵体，借助Giemsa染色、碘染色或免疫荧光染色等进行鉴定。细胞培养用于鉴定和诊断沙眼衣原体感染特异性高，但其敏感性受到一些因素的影响。例如，无症状的女性患者其沙眼衣原体分离阳性率较无症状的男性患者为高，尿道或宫颈拭子分离阳性率较分泌物、尿液和尿沉渣为高，一经使用有效抗生素分离阳性率将迅速降低。治疗无效的患者，完成疗程后3周内，细胞培养有可能出现假阴性。
9、血清学试验：血清学试验较少用于沙眼衣原体生殖道感染的诊断，因为高危人群常有较高的抗体检出率，许多衣原体感染可能比较轻微抗体滴度往往不高，且抗体阳性者血清抗体可能维持相当长的时间，因此，血清学检查对急性感染不能提供及时和准确的诊断信息。目前，血清学检查主要用于盆腔炎症、不孕症的诊断，有报道女性不孕症患者和对照组相比其抗沙眼衣原体IgG和IgA滴度明显升高。