1.外周血象 白细胞计数正常或偏低。淋巴细胞相对或绝对增加。有时可出现少数异型淋巴细胞。血沉在急性期增速，慢性期则正常或偏高，持续增速提示有活动性。
2.病原体分离 可从血液，骨髓，脑脊液，尿液，脓液等进行分离。牛型布鲁菌初分离时不易生长，需有适当的二氧化碳环境。因布鲁菌生长较慢，故各种培养需经孵育2～4周后仍无细菌生长，才能判为阴性。但有人报告，如采用BACTEC9240血培养系统，则93%(90/97)可在5天内或97.6%(41/42)可在2～6天内检出。最近的报告也证实了这一点：血培养均可在7天内，骨髓培养均在4天内获得阳性结果。一般认为血培养阳性率急性期高，慢性期低。骨髓培养的阳性率较血培养高。必要时可将标本接种豚鼠以分离布鲁菌。有人建议，先将标本，特别是慢性布氏菌病的血液注入鸡蛋的卵黄中，37℃培养5天后，再将卵黄液转种到琼脂斜面上，37℃ 2～3天后观察，认为可提高阳性率。
3.免疫学检查
(1)血清凝集试验：方法很多，常用者有试管法和平板法。前者较灵敏，操作也较简单，特异性也较好，故一般实验室常用;后者操作更简单，灵敏性也高，但可有假阳性，故适用于筛查。平板法也有很多种，其中以虎红缓冲液玻片凝集试验(RBPT)效果最佳。凝集试验于病程第1周即可出现，第2～3周常呈强阳性。试管法1∶100以上有意义。病程中效价有4倍以上升高者意义更大。但接种过霍乱菌苗、兔热病菌苗，布鲁菌菌苗或做过布鲁菌素皮内试验者均可使凝集效价增高，应当注意。另外凝集反应可有前带现象(低稀释度时阴性，而高稀释度时反阳性)故稀释度至少应在1∶100以上。发生前带现象的原因，有人认为是由于存在IgA抗体，有人认为与：IgA，IgG，IgM的比例有关，当以IgA抗体为主时就可出现前带现象。凝集反应在急性期时阳性率很高，可达80%～90%，慢性期则较低，仅30%左右。
(2)酶联免疫吸附试验(ELISA)：1∶320为阳性。灵敏性比凝集实验还高，特异性也很好。且可分别测定IgM，IgG，IgA抗体。其中IgM抗体出现较早，约于感染后1个月达高峰，然后开始下降。IgG抗体产生较晚，至6个月达高峰，10个月后开始下降。IgA抗体的消长规律与IgG相似，且不易被巯基化合物破坏。分别测定不同抗体有助于复发的判断，复发时IgG抗体重新升高，而IgM，IgA抗体常继续下降。本法还可分别测定抗胞质(CP)抗体及抗LSP抗体。前者特异性较好，但出现较晚，且早期抗菌治疗可影响其出现，后者出现较早，且不受抗菌药物的影响，但特异性稍差，故如两者同时检测，效果最好。
(3)补体结合试验：1∶16为阳性。急性期及慢性期的阳性率均较高，特异性也很强，但阳性出现时间较晚，病程第3周才开始阳性，且操作较为复杂，故仅用于诊断困难者，特别是慢性患者。
(4)抗入球蛋白试验：1∶160( )为阳性。用于测定不完全抗体。阳性出现较晚，消失也较慢。比凝集试验及补体结合试验更灵敏，急性期及慢性期阳性率均较高，特异性也较强。但操作较复杂，故仅用于诊断困难的病例，特别是慢性患者。
(5)其他血清学试验：被动血凝试验，琼脂扩散试验，间接免疫荧光试验，免疫电泳以及斑点免疫法(应用银标记的布菌特异性抗原)等均可应用。有人应用2-巯基乙醇试验来鉴别自然感染和菌苗免疫，但尚待研究。
(6)皮内试验为迟发性超敏反应。发病后2～3周开始出现阳性，痊愈后仍能持续数年至20年，故阳性时不能鉴别是现症患者还是既往感染，一般仅用于流行病学调查。但阴性时则不支持本病的诊断。
4.分子生物学检查 近年来有人应用能扩增编码Mr为31×103布鲁菌抗原的223bp基因片段的引物进行PCR法以诊断布病。认为特异性与灵敏性均很好。除Ochrobactrum spp外，其他在血清学和种系发生学(phylogenesis)与布鲁菌有关的其他微生物均阴性。有人对31例布氏菌病患者及45例健康人进行此种检测，结果特异性100%，阳性率97%，而且发现血清的阳性率高于全血。最近又有人应用套式(nest)PCR，认为可检测到30个细菌，且无交叉反应。
组织病理可在网状内皮系统如淋巴结、脾、肝产生上皮样细胞肉芽肿。皮损的组织学变化常无特异性，血管周围有强烈炎症反应，血管内皮明显增生，肉芽肿形成。
