Diagnostyka zakażeń Bartonella spp. u ludzi oparta jest na metodach pośrednich, stwierdzających obecność swoistych przeciwciał lub bezpośrednim wykrywaniu bakterii metodami hodowli, technikami molekularnymi oraz analizą mikroskopową preparatów z krwi lub tkanek pacjenta.
Wśród metod serologicznych można wyróżnić następujące techniki:
- immunofluorescencja (IFA),
- metoda immunoenzymatyczna (ELISA),
- Western blot.
Wadą testów serologicznych jest możliwość zafałszowania wyników badania przez reakcje krzyżowe zachodzące z bakteriami z rodzajów Coxiellai Chlamydia. Należy pamiętać, że wynik ujemny testu nie wyklucza zakażenia. Gdy testy dają wynik ujemny, pozostaje jedynie diagnoza kliniczna, czyli diagnozowanie na podstawie objawów. Niekiedy w przypadku chorych, którzy nie odpowiadają na leczenie boreliozy stosuje się próbne leczenie przeciw Bartonelii.
Metodami biologii molekularnej z wykorzystaniem techniki reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR) można wykrywać DNA patogenu we krwi, tkankach (wycinki z węzłów chłonnych, serca, skóry, wątroby), a nawet z preparatów w formalinie i parafinie.
W przypadku osób immunologicznie niekompetentnych do wykrywania zakażeń stosuje się hodowle bakteryjne. Jest to jednak metoda czasochłonna (hodowla trwa nawet 45 dni) i trudna, ponadto ma zastosowanie tylko w przypadku pobrania krwi lub tkanki od pacjenta w ostrej fazie choroby. W badaniach histopatologicznych rozmazów z krwi obwodowej barwionych metodą Grama lub Warthin-Starry trudno jest określić gatunek bakterii i łatwo pomylić je z innymi patogenami, na przykład z rodzaju Babesią.