败血症实验室检查主要查血常规，一般白细胞总数会明显升高，中性粒百分比明显升高。在大肠杆菌或者其他革兰阴性杆菌败血症中，有白细胞在正常范围或稍降低的情况。
病原学检查需要做血培养，这是诊断败血症确诊的主要依据，血培养阳性及在血培养中检测出细菌，即可确诊为败血症。败血症进行血培养时，要在抗生素使用前以及寒战、高热时采血，这样可以提高检测的阳性率。当有转移性病灶或者出现多系统器官损伤时，可以做心电图、超声、X线等检测。