1.滑膜液的细菌培养和检查 明确诊断的最初和最重要的方法是关节穿刺，滑膜液培养，应在无菌条件下，尽可能多地取出滑膜液，直接放在肉汤和固体培养液上，也可接种到需氧和厌氧的血培养瓶中，怀疑有奈瑟菌或嗜血杆菌的滑膜液应放在巧克力琼脂上，并在5%～10%的二氧化碳环境中孵化，髋，肩关节的造影可用来确定关节的渗出并帮助确定穿刺部位，用荧光检查法及CT来指导胸锁关节或骶髂关节等中轴关节的穿刺，必要时用关节镜或手术切开来取得可以确诊的滑膜液，但大量利多卡因不能接触滑膜液，以免干扰细菌生长，滑膜液培养几乎均为阳性，革兰染色的阳性率有所不同，金黄色葡萄球菌的阳性率为75%，革兰阴性菌的阳性率仅50%，吖啶橙染色对革兰阴性菌而言，比革兰染色更好。
滑膜液中白细胞数量，分类及葡萄糖的测定均有助于诊断，一般白细胞总数大于50×109/L，嗜中性粒细胞大于80%，早期约有30%的滑膜液白细胞总数少于50×109/L，类风湿或产生结晶的关节炎的白细胞数也常增多，需鉴别，革兰阴性的细菌性关节炎的白细胞数可低至10×109/L。
禁食2～4h后，若滑膜液中葡萄糖水平低于同时测得血糖的50%，提示细菌性关节炎，若葡萄糖特别低，每100ml为0-25mg，提示化脓性关节炎。
气液相色谱法(gas liquid chromatography，GLC)可用作辅助诊断，细菌的代谢产物包括脂肪酸是能挥发的，它能通过GLC进行分析。
乳酸和琥珀酸水平升高，乳酸酶和乳酸脱氢酶(lactic dehydrogenase，LDH)的测定有助于那些用过抗生素，滑膜液培养阴性患者的诊断，乳酸盐或LDH水平低时，可以帮助排除细菌性关节炎，乳酸水平的提高与滑膜液中白细胞增高，pH值降低以及葡萄糖在厌氧的条件下转化成乳酸有关。
滑膜液中细菌抗原的鉴定是更专业化的诊断方法，对流免疫电泳(countercurrent immunoelectrophoresis，CIE)，胶乳粒子凝集以及协同凝集均可帮助诊断，特别是带有包囊的抗原，如流感嗜血杆菌和肺炎球菌的诊断更有帮助。
2.血培养 几乎50%的血培养为阳性，有时滑膜液培养为阴性，而血培养却为阳性，此外关节外的感染灶也应作革兰染色和培养，例如，泌尿道感染可能引起革兰阴性菌性关节炎，皮肤感染又常为革兰阳性球菌的入口。
3.外周血 67%患者白细胞增多，但无特异性。
4.血沉 几乎所有病人的红细胞沉降率增高。
5.C反应蛋白(CRP)阳性，但均无特殊的诊断意义。
6.X线检查：早期X线片无明显感染的改变，仅揭示关节内渗出和脂肪垫移位，还可除外邻近的骨髓炎，一周后可见骨质疏松，以后关节间隙变窄，关节外形改变，这些改变取决于细菌的毒性，关节内气体形成提示有大肠埃希杆菌或厌氧菌感染的可能，不易看清的关节可用关节造影，荧光镜检查或CT，此外放射核素的闪烁照相，对早期化脓性关节炎的诊断有所帮助。
