根据其皮疹的形态，分布及发展过程等特点，结合流行学病情况，典型病例诊断不难，疑难病例的确诊，有赖于病毒与血清免疫学的检查。
1.血象
前驱期白细胞总数略低，淋巴细胞相对增多，脓疱期白细胞总数及中性粒细胞增多。
2.病原体检查
(1)直接涂片检查天花病毒包涵体：取疱疹液，或疱疹溃疡底部拭子涂于玻片上，干燥后用苏木精-伊红(H-E)染色，在光学显微镜下观察上皮细胞的胞质，若系天花患者，可在其中查见天花病毒嗜酸性包涵体，但是，涂片阴性不能排除天花。
(2)电镜检查：自病变部取材，用电镜观察，天花病毒呈砖形，数小时内可确诊。
(3)鸡胚接种或细胞培养：取疱疹液，痂皮悬液，血或鼻咽部分泌物，接种于鸡胚绒毛尿囊膜分离病毒;或接种猴肾细胞或羊膜细胞作培养，12h后即可见到多数微小包涵体，48h后包涵体显著增大，有时可见核内包涵体。
3.血清学检查 可用补体结合试验，红细胞凝集抑制试验，中和试验检测患者血清是否存在有特异性抗体，以帮助诊断，天花患者早在病程第4天，血清中即可出现天花病毒抗体，于病后第7天，绝大部分患者补体结合试验呈阳性反应，第10～11天效价可达1∶640，而有种痘史的非天花患者，效价很少超过1∶40，但是，倘若有种痘史的可疑患者在病程后期血清抗体效价比早期增长4倍，则具诊断价值。
病理变化：表皮有网状变性，气球状变性或凝固性坏死，因网状变性比较明显，故大多产生多房性水疱，早期受累的细胞质内可找到Guamieri小体，为圆形或卵圆形，呈嗜伊红性及Feulgen阳性，周围常绕以不着色的透明区，此外，在陈旧皮损内常见到核内嗜伊红包涵体，真皮内除有轻度炎症反应外，有时见出血。
