(一)白细胞计数 起病第1周末及痉咳早期，白细胞计数多增高，一般在2万～3万/mm3或更高，淋巴细胞占60%～80%。如有继发感染时，淋巴细胞即相对减少。
(二)细胞培养 起病初取鼻咽拭子、痉咳期用咳碟法收集标本，用B-G培养基作细菌培养，早期阳性率较高。卡他期初阳性率可达90%，痉咳期一般低于50%，痉咳2～3周后，培养几乎全部阴性。用直接荧光抗体染色法去检测培养基上的百日咳杆菌菌落是可靠的方法。
(三)荧光抗体染色法 检查用鼻咽拭子涂片，有快速诊断的优点，但本法特异性差，仅作辅助培养之用。
(四)血清学检查 作双份血清凝集试验及补结合试验，如抗体效价递升可予确诊。近有用酶联免疫吸附试验测IgM、IgG和IgA抗体，对早期诊断有所帮助。也有用单份恢复期血清凝集抗体1∶320效价作为阳性诊断值者。
其他检测百日咳杆菌或其组成成分的方法有斑点杂交法、PCR法、组织细胞培养的形态、酶的活力等尚处于实验室或临床观察阶段，还未被普遍应用。