常常首先发现结核病的是以X线胸部检查的异常作为诊断评价的依据。在X线片上，显示出对比正常的暗背景出现不规则的白色区域，然而其他的感染和癌症能产生同样的X线检查结果。X线检查可以显示胸腔积液、甚至增大的心影（心包炎）。

结核病的诊断有赖于结核菌素皮肤试验的结果和痰中检查结核分枝杆菌。虽然结核菌素皮试是诊断结核病最有用的试验之一，但它仅能表明在过去某一时间已经发生的一次结核菌感染，它无法揭示是否感染新近是活动的，或仅为在身体某处有活的结核菌存在。

结核菌素皮肤试验是在皮内注射小量的结核菌蛋白衍生物，通常是在前臂。有时一种对照物质被注射于另一侧前臂。对照物质是由对多数人有反应的如酵母或真菌的某些物质做成。约2天后检查注射部位，肿胀和发红表示一种阳性结果。如果一个人对对照物质没有反应，可能为其免疫系统没有适当的功能，在这种情况下，结核菌素皮试结果阴性亦可能是不正确的。有严重结核的人和免疫系统功能不全的人亦可能有假的阴性试验结果。

为了确定诊断，医生必须取得痰、感染体液或组织标本做实验室分析。空针可用于从胸腔腹部、关节或心包获得液体标本。一种小的外科手术称为活体检查可用于获得感染组织的小块标本。痰可以提供一个来自肺的适当标本。作为另一种替代方法，医生也可以利用支气管镜观察支气管并获取粘膜或肺组织标本。

脊髓吸管（腰椎穿刺针）可获得脊髓液（脑脊液）标本，用以寻找一种覆盖大脑和脊髓的膜的感染结核性脑膜炎的证据，这种液体标本被送到设备良好的实验室去实行一种试验称为聚合酶链反应（PCR），虽然检查结果可以很快得到，但医生常在怀疑结核性脑膜炎时即开始用抗生素治疗，目的是为了避免死亡和减少脑的损害。

肾结核的评价被认为较之肺结核更加困难。病人的尿标本能用于PCR试验，但是也可能需要另外的试验来测定结核在肾脏已经引起了什么样的损伤。例如，医生可以用X线技术注射一种染料，此种染料在X线上显示出肾的外形，并显示由结核病引起的任何异常包块和腔隙。偶尔，医生将应用一根吸针获取一个包块的组织标本，将此标本放在显微镜下进行检查，以帮助鉴别癌症和结核。

为了确定女性生殖系统的结核，医生可以通过一个顶端有光源的管子检查盆腔（腹腔镜）。有时，本病亦可通过由子宫内刮取的标本在显微镜下检查而确定。

在某些病例，需要从肝、淋巴结或骨髓获得组织标本。虽然这样的标本通常能通过针刺抽取获得，而必要时亦可通过外科手术来获得标本。