外周血缺乏B细胞和血清免疫球蛋白(包括IgG，IgA，IgM和IgE)明显下降是该病的主要实验室特征。
1.病儿血清总Ig 一般不超过200～250mg/dl;IgG可能完全测不到，少部分病例可达200～300mg/dl，但一般低于100mg/dl;IgM和IgA微量或测不出。
2.抗体反应 同族红细胞凝集素(抗A及抗B血型抗体)缺如，即使多次白喉类毒素注射，锡克试验也不能转为阴性。特异性抗体反应缺乏(包括T细胞依赖性和T细胞非依赖性抗原)。
3.B细胞数量和功能 外周血白细胞总数可在正常范围，淋巴细胞数量正常或轻度下降，成熟B细胞(CDL9+，CD20+，膜表面Ig+)缺如。骨髓B细胞和浆细胞缺如，可见少量前B细胞。
4.产前检查和突变基因携带者检测 具有阳性家族史的女性，妊娠时应进行产前检查，以明确胎儿是否罹患XLA。可先检查羊水细胞判断其性别，如为男性(XY)，应进一步通过检查羊水或脐带血B细胞数量。也可采用DNA序列测定了解Btk基因突变或发现与Btk紧密连接的复合基因片段(DXS178)是否存在的方法来确诊。后面两种方法还可用于发现突变基因携带者。
常规做X线胸片、B超等检查。反复肺部感染可见支气管扩张，关节腔积液，鼻咽部侧位X线检查可见腺样体阴影缺乏或变小。