检测出病原体或病原体特异性DNA是诊断本病唯一标准，近年来由于对CT直接分离培养成功，加之基因诊断技术在CT诊断方面的成功应用，使过去认为难以诊断的疾患已提高到最易诊断的一种疾患，但是上述两项技术特殊，对操作人员及实验设备要求严格，在一般医院实行起来尚难完成。一般只用CT抗原法进行诊断。
1．衣原体细胞培养：对沙眼衣原体敏感的细胞株为McCoy细胞、Hela-229细胞和BHK细胞，最常用的是经放线菌酮处理的单层McCoy细胞，孵育后，用单克隆荧光抗体染色，可迅速诊断，但操作人员一定要熟练，需专业培养。培养法的敏感性为80%-90%，阳性即可确立诊断。
2．衣原体细胞学检查法：在感染细胞内可有衣原体的包涵体存在。从感染部位采取细胞标本作涂片，姬姆萨染色包涵体是蓝色或暗紫色，碘染色显示褐色。但敏感性差（40%），目前已较少采用。
近年来采用荧光素标记的抗衣原体单克隆抗体，来检测细胞涂片中的衣原体，使用较为方便，目前主要用衣原体外膜蛋白（MOMP）的单克隆抗体的商品试剂（Mico Trak，Pathfinder，Monofluor）。结果判断：要衣原体数>10个才能判为阳性。