常用的檢查方法是衣原體培養、直接熒光抗體檢測、酶標免疫反應和DNA探針與聚合酶鏈式反應（PCR）。
（1）衣原體培養
由于沙眼衣原體是在細胞內寄生，所以它只能在組織中培養。衣原體的培養取材一般應在男性的尿道深入0.5cm以上，培養法的方法較復雜，但極少有假陽性，所以診斷率高。
（2）直接熒光抗體檢測
這是非培養法中應用最多的檢測方法。此法操作容易，特異性好，特別是在檢測子宮內膜和輸卵管等部位的感染時較培養法敏感。它還可以用于精液、直腸標本以及因運輸或保存等原因使衣原體失活的標本的檢測。不足之處是其結果易受主觀因素的影響，因而需要有經驗的檢驗師。
（3）酶標免疫反應
這是目前應用最廣的檢測方法。該法的優點是快速、方便、廉價和檢測批量化。
PCR
PCR將標本數目有限的目標DNA或RNA序列成百萬倍放大，使敏感性大大提高。本法對實驗室的要求較嚴格。