病原菌可从痰液，气管吸出物，支气管吸出或刷检物，肺活检组织，胸膜液或血液中发现。军团菌不属正常菌丛，故阳性培养具诊断价值，但对用其他技术证实的病例，痰培养阳性率仅为30%~70%.培养和直接免疫荧光染色均需要较高的技术。尿抗原分析相对容易操做且在治疗开始后较长一段时间仍可有阳性发现，但该方法仅能检测出血清型1的嗜肺军团菌（占所有病例的70%）。能证明滴度升高4倍（至少≥1：128），便能作出血清学诊断。一次康复期血清能显示滴度≥1：256，加上相应的临床症状可有力支持诊断。当需作出治疗决定时，具有诊断意义的滴度升高一般并不出现，而通常是在发病3~6周后才出现。