CMV主要可在免疫功能低下的患者尿液，其他體液或組織中分離得到。然而，感染CMV后，病毒可數月或數年地被排出而不發病，對CMV培養陽性結果的解釋需要考慮宿主個體和疾病的表現。活檢顯示CMV引起的病理變化對發現浸潤性病變很重要。CMV抗原或DNA的快速診斷方法是較有前途的技術。
先天性感染應與細菌性，病毒性（如風疹）和原蟲（如弓形蟲）感染相鑒別。嬰兒的診斷最好采用尿培養。
巨細胞病毒單核細胞增多癥必須與病毒性肝炎，Epstein-Barr病毒和其他單核細胞增多癥樣綜合征相鑒別。無咽炎以及嗜異性抗體試驗陰性有助于區分原發性CMV單核細胞增多癥與Epstein-Barr病毒感染，但兩者均有發熱和非典型淋巴細胞增多癥。CMV抗體的檢測可證實血清轉換。