1.细菌学检查 对疑为NTM肺病患者可取痰液涂片作抗酸染色、痰液培养、支气管灌洗标本培养。如抗酸染色阳性，应培养后鉴定。如2～3次培养为同一种NTM，即可诊断。对NTM脑膜炎、血源性播散性NTM患者可进行脑脊液、血液或骨髓培养。
2.病理学检查 对皮肤软组织NTM感染、NTM淋巴结炎可进行活组织病理检查。NTM淋巴结炎病理学特征为肉芽肿性炎症，而类上皮细胞及朗汉斯巨细胞形成的结核结节少见，不伴有中心干酪样坏死。
3.分子生物学检查 选用NTM的16S-23 SrDNA基因间隔区序列(IGS)的PCR-限制性片段长度多态性(PCR-restriction fragment length polymorphism，PCR-RFLP)分析，作NTM菌种鉴定，比形态学、生物化学常规方法鉴定更准确、快速与简便。
4.Mantoux皮肤试验 结核分枝杆菌与NTM有共同抗原，虽然PPD皮试可产生交叉反应，但仍有区别之处。取结核分枝杆菌的PPD-T与NTM的PPD-NTM同时进行皮肤试验，NTM患者对PPD-T硬结直径一般不超过15mm。如PPD-NTM皮试硬结直径比PPD-T皮试大5mm或25%以上，即可认为是NTM感染。
X线胸片上病变多见于右上肺，显示浸润、空洞、结节、纤维干酪和广泛纤维收缩等多种病变。空洞发生率高达80%，呈单发或多发。