Borreliadiagnoosi perustuu erytema migrans -ihottumaan, sillä serologinen diagnoosi on epävarma «Eldin C, Raffetin A, Bouiller K ym. Review of Euro...»3. Ihon lymfosytooma- ja ACA-oireissa serologia on suositeltava ja myös ihon histopatologinen tutkimus on aiheellinen «Eldin C, Raffetin A, Bouiller K ym. Review of Euro...»3.
Seerumin borreliavasta-aineistossa esiintyy suurta vaihtelua infestaation jälkeen. Vasta-aineiden muodostuminen on yhteydessä erythema migrans -muutoksen kestoon «Wormser GP, Nowakowski J, Nadelman RB ym. Impact o...»1. Vasta-ainetutkimus on kaksivaiheinen käsittäen EIA-pohjaisen seulontatestin, jonka tulos varmennetaan toisella menetelmällä. Yleensä vasta-aineet tulevat positiivisiksi viimeistään 3 kuukauden kuluttua tartunnasta. Seulontavaiheen testit S -BorrAbG ja S -BorrAbM ovat herkkiä, mutta eivät täysin spesifisiä osoittamaan Borrelia burgdorferi -infektiota. Lievästi kohonneita tuloksia voi esiintyä muiden infektioiden ja autoimmuunitautien yhteydessä. Ristireaktion IgG-vasta-ainemäärityksessä voivat aiheuttaa syfilis ja harvemmin tuberkuloosi, IgM-vasta-ainemäärityksessä erityisesti mononukleoosi ja primaarinen sytomegalo- tai herpes simplex- virusinfektio.
Tarvittaessa voidaan spesifisyys selvittää S -BorAbJt-tutkimuksella (HUSLAB), missä vasta-aineet määritetään line blot -tyyppisellä immunoblottimäärityksellä. Lisäksi voi olla hyödyksi sulkea pois syfilis S-TrpaAb-testillä. Toisessa vaiheessa käytetyt testit S-lsEAbG ja S-VlsEAbM suoritetaan vain seulonnassa positiivisille näytteille (HUSLAB). Nykyisillä testeillä vasta-aineita löytyy 15–50 %:lla erytema migrans -potilaista, 70–90 %:lla varhaista disseminoitunutta borrelioosia potevista ja jotakuinkin 100 %:lla myöhäisvaiheen taudissa «Wilske B, Fingerle V, Schulte-Spechtel U. Microbio...»2. IgM-luokan vasta-aineet kohoavat ensin, ja ne ovat korkeimmillaan 2 kuukauden kuluttua infektiosta «Eldin C, Raffetin A, Bouiller K ym. Review of Euro...»3.
Osalla potilaista vasta-aineet kohoavat vasta mikrobilääkehoidon jälkeen, ja osalla ne jäävät koholle hoidon jälkeen jopa vuosiksi.
Endeemisellä alueella seropositiivisuus oireettomassa väestössä voi olla jopa 12 %.
Tarvittaessa borreliaspirokeetta voidaan osoittaa ihokoepalasta esim. geenimonistusmenetelmällä (PCR) ja hybridisaatiolla. Näitä tutkimuksia tekevät vain muutamat erikoistuneet laboratoriot yliopistosairaaloiden yhteydessä.