结核分枝杆菌的实验室诊断主要包括两种主要方法：结核菌素试验和细胞免疫介导的结核菌γ干扰素释放试验（TIGRA）。
结核菌素试验是通过将结核菌素（OT或纯蛋白衍化物PPD）注射到皮肤内，观察48-72小时后的反应来判断机体对结核菌的免疫反应。红肿硬结超过5mm为阳性，大于15mm为强阳性，可用于临床诊断。然而，阴性反应并不一定意味着未感染，可能是因为感染初期、老年人、严重结核患者或免疫抑制等情况。为排除假阴性，有时会添加其他辅助试验如PHA皮试。
TIGRA利用酶联免疫技术检测血液或单个核细胞对结核杆菌特异性抗原的IFN-γ释放，主要用于潜伏结核感染的诊断。它具有较高的敏感性和特异性，尤其在免疫力低下人群中更为有效。例如，QFT-GIT和T-Spot.TB在HIV感染者和自身免疫性疾病患者中表现优于传统的TST。
微生物学检查是诊断结核病的关键，通常通过直接涂片镜检、浓缩集菌培养、动物试验和快速诊断技术如PCR来进行。直接涂片和培养能够初步找到抗酸阳性菌，而PCR则能快速且敏感地检测出少量结核杆菌。尽管TIGRA有其优势，但目前尚不能完全取代传统的结核菌素试验，仍需进一步研究和改进。
结核分枝杆菌(M.tuberculosis)，俗称结核杆菌，是引起结核病的病原菌。可侵犯全身各器官，但以肺结核为最多见。结核病至今仍为重要的传染病。估计世界人口中1/3感染结核分枝杆菌。据WHO报道，每年约有800万新病例发生，至少有300万人死于该病。我国建国前死亡率达200-300人/10万，居各种疾病死亡原因之首，建国后人民生活水平提高，卫生状态改善，特别是开展了群防群治，儿童普遍接种卡介苗，结核病的发病率和死亡率大为降低。但应注意，世界上有些地区因艾滋病、吸毒、免疫抑制剂的应用、酗酒和贫困等原因，发病率又有上升趋势。