يمكن تشخيص جرثومة الدم عن طريق إجراء فحص مزرعة الدم، حيث تؤخذ عينة من دم المريض كي يتم فحصها للكشف عن وجود البكتيريا ومعرفة نوعها. وبناء على نوع العدوى، قد يطلب الطبيب إجراء اختبارات زراعة أخرى مثل: اختبار مزرعة البلغم، إذا كان هناك شك في عدوى الجهاز التنفسي، أو إذا كان المريض يستخدم أنبوب التنفس. أخذ عينات من القسطرة الداخلية أو أي أجهزة طبية أخرى مُستخدمة ويُعتقد بأنها سبب العدوى. أخذ عينات من أنسجة الجروح أو الحروق لإجراء اختبار مزرعة. اختبارات التصوير، وقد يطلبها الطبيب للتعرف على موضع العدوى بالضبط في الجسم.
