贫血与巨球蛋白激增是显著特征，特别是在病程初期，免疫球蛋白IgM的含量迅速上升，可能在发病后的15天内达到正常值的8至12倍。其增长速度快于白细胞和蛋白质，含量常常高达100mg/L。
在急性罗得西亚型的病例中，特别是在发烧阶段，通过采集外周血或组织液，然后用湿标本或吉姆萨染色，可以清晰地发现病原体的踪迹。而冈比亚型则较为隐匿，早期往往难以发现病原体。通过“下疳”或肿大淋巴结（如颈后结节）的穿刺吸收液检测，有可能发现病原体的存在。通过厚血涂片、血浓度、涂片和脑脊液离心检测等方法，也有可能呈现阳性结果。该疾病也可以通过动物接种来诊断，如罗得西亚型可以在大老鼠身上进行接种，而冈比亚型则应在猴子身上接种，两周后检查动物的血液接种情况。NNN培养基同样可以用于诊断。
对于锥虫病患者来说，脑脊液检测尤为关键，因为治疗方案需依据是否患有脑膜脑炎而定。患者脑脊液压力常常增加，细胞数量，特别是淋巴细胞数量也会增加，蛋白质略增。更进一步的检测可以在离心后的脑脊液中找到IgM病原虫。
在免疫诊断试验中，最常用的方法是IFAT和ELISA筛选，它们常用于检测特异性抗体，尤其在大规模普查中。但值得注意的是，在治疗前必须发现病原体。单克隆抗体和ELISA锥虫抗原检测患者血清或脑脊液也是有效的检测方法。
当疾病进展到脑膜脑炎期，脑脊液检查会显示白细胞计数增加，通常达到7100×106/L。这一阶段的检测对于确定治疗方案和预后评估至关重要。深入而全面的检测是准确诊断和治疗这类疾病的关键。
