Лямблий диагностируют на основании обнаружения цист и/или вегетативных форм паразита в нативном мазке фекалий – анализ кала на лямблии. Исследование проводят не позже чем через 6 часов после дефекации; в холодильнике при 4 градусах Цельсия паразиты сохраняются в течение 24-36 часов. Выявлению лямблий в кале способствует подкрашивание мазка раствором Люголя. При скудном количестве паразитов их обнаружению помогает эфир-формалиновый метод, основанный на разделении в водной среде и в эфире (формалин добавляют для фиксации паразитов и дезинфекции фекалий) цист, вегетативных форм простейших, а также яиц и личинок гельминтов, обладающих гидрофильностью, и липофильных остатков пиши.

Вегетативные формы лямблий и цисты выделяются периодически, поэтому анализ кала приходится делать повторно, с промежутком в несколько дней. Прибегают к исследованию дуоденального содержимого, введение сернокислой магнезии способствует отделению слизи со стенки кишки и смыванию лямблий со щеточной каймы слизистой оболочки. Паразитов обнаруживают в порциях желчи А и В. При диарее в качестве раздражителя используют сорбит или 40% раствор глюкозы. Следует иметь в виду, что и в дуоденальном содержимом лямблий иногда удается обнаружить не с первого раза.

Для серологической диагностики – анализа крови на лямблии - используют ИФА, ИФМ и др, хотя в последнее время предпочтение отдают неинвазивным методам — обнаружение специфических секреторных IgА или в слюне, дуоденальном содержимом или обнаружение антигенов лямблий в фекалиях. Специфические антитела на лямблии в сыворотке крови обнаруживают через 2-3 недели после заражения, реакции остаются положительными в течение 4-6 месяцев после лечения лямблиоза. В России коммерческих диагностикумов для выявления лямблий в крови не производят.