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在家禽疾病诊断中，一般通过病历调查、临床检查和病理解剖对大多数家禽疾病作出初步诊断。但有时疾病缺乏临床特征而又需要作出正确诊断时，必须借助实验室手段帮助诊断。根据检查的方法不同，实验室检验可分为禽病的微生物学诊断、免疫学诊断和分子生物学诊断。
运用微生物学的方法进行病原检查是诊断家禽传染病的重要方法之一。它一般包括采集病料、涂片镜检、病原的分离培养与鉴定、动物接种试验等程序。
为了使微生物学诊断结果准确，必须正确地采集病料。可根据对临床初步诊断所怀疑的疾病，作确诊或鉴别诊断时应检查的项目来确定采集病料的种类，按照无菌操作的要求从濒临死亡或死亡几小时内的家禽中采集病料，以使病料新鲜。较易采取的病料是血液、肝、脾、肺、肾、脑、腹水、心包液、关节滑液等。
少数的传染病，如曲霉菌病等，可通过采集病料直接涂片镜检而作出确诊。
根据各种病原微生物的不同特性，选择合适的培养基进行接种培养。一般细菌可用普通的琼脂培养基、肉汤培养基及血液琼脂培养基。真菌、螺旋体及某些有特殊要求的细菌则用特殊的培养基。接种后，通常置于37℃恒温箱中进行好气培养，必要时进行厌氧培养。病毒分离后可接种于健康的鸡胚或鸭胚，接种途径应根据病毒性质而定，一般呼吸道感染的疾病可接种于尿囊腔或羊膜腔；嗜皮肤性病毒接种于绒毛尿囊腔；嗜神经型病毒接种于卵黄囊、脑内或绒毛尿囊膜。胚龄大小一般取决于接种途径，一般以9～10日龄为宜。为避免接种材料被细菌污染，可将病料研磨成悬浊液并进行离心沉淀后，加入青霉素、链霉素各1万国际单位/毫升，置于4℃冰箱感染4小时。获得的细菌或病毒必须用各种方法做进一步的鉴定，以确定其种属和血清型等。
免疫学诊断是建立在抗原与相应抗体发生可见反应这一原理的基础上的，其在传染病的诊断、病原微生物的分类和鉴定及抗原分析等方面，均具有广泛的应用。用已知的抗体，可以对分离获得的病原微生物予以鉴定。相反，也可以通过已知的抗原对康复家禽、隐性感染家禽及接种疫苗后的家禽的抗体加以定性或定量测定。
细菌、红细胞等颗粒性抗原与相应的抗体在电解质参与下，发生反应而相互凝集形成团块，这种现象称凝集反应。参与反应的抗体称凝集素，抗原称凝集原。按试验方法可分为试管法、玻片法、玻板法及微量凝集法等。
将可溶性抗原或抗体吸附于与免疫无关的小颗粒载体的表面，此吸附抗原或抗体的载体颗粒与相应的抗体或抗原结合，在有电解质存在的适宜条件下发生凝集现象，这一过程称为间接凝集试验，亦称为被动凝集试验。常用的载体有动物红细胞、聚苯乙烯乳胶和活性炭等，吸附原抗原的颗粒称为致敏颗粒。
有些病毒具有凝集某种（些）动物红细胞的能力，称为病毒的血凝，利用这种特性设计的试验称红细胞凝集（HA）试验，以此来推测被检材料中有无病毒存在，是非特异性的；但病毒凝集红细胞的能力可被相应的特异性抗体所抑制，即红细胞凝集抑制（HI）试验，具有特异性。通过HA-HI试验，可用已知血清来鉴定未知病毒，也可用已知病毒来检查被检血清中的相应抗体和滴定抗体的含量。
如蛋白质、多糖、类脂质、病毒等与相应抗体结合后，该抗原抗体复合物可结合补体，但这一反应肉眼无法观察，如再加入溶血系统，通过观察是否出现溶血，来判断反应系统是否存在相应的抗原抗体。其中参与补体结合的抗体称为补体结合抗体。
病毒与相应的中和抗体结合后，可使病毒丧失感染力。中和反应不仅具有高度的种、型特异性，而且一定量的病毒必须有相应的中和抗体才能被中和。因此，中和试验不仅可用于病毒种类鉴定，还可用于中和抗体的效价滴定。
利用某些能够通过某种特殊理化因素易于检测的物质标记抗体，这些被标记的抗体与相应抗原相结合，通过对标记物的检测，从而确定抗原的存在部位，此即免疫标记技术。免疫标记技术目前广泛应用的主要有免疫荧光技术、同位素标记技术（即放射免疫沉淀）和免疫酶技术等，前者主要用于抗原定位，后两者不仅可以用于定性、定量，还可以用于定位。
应用PCR技术可直接从各种组织、体液中检测到病毒，无需分离培养，且有较高敏感性，可检出百万分之一的感染细胞，进行单拷贝的DNA检测。在应用时，PCR的技术操作及步骤均不断改进，衍生出了多个更具优势的新种类。PCR与核酸杂交技术相结合，可提高检测的特异性，进行快速诊断和毒株分型。
多重PCR是在同一反应体系中加入1对以上引物，当与各引物对特异性互补的模板存在时，可在同一反应管中同时扩增出1条以上目的基因，将需要鉴别诊断的传染病一次性确诊。