病毒感染的诊断过程主要包括检体的采集、分离病毒、抗原侦测及血清学检测。
检体一般来自病毒的自然感染部位，如呼吸道病毒的检体可采集咽喉拭子或鼻分泌物；引起腹泻的病毒可采集粪便；抗体检测则需要采集病人血清。未知病毒检体的来源会更加广泛。
1、病毒的分离成功与否很大程度上取决于检体的采集时间，疾病最初数天内采集分离效果最佳。
由于病毒必须在活细胞内生存，故检体经除菌后可接种于敏感细胞。病毒在细胞内增值，复制出大量的子代，并在这一过程中产生细胞病变、细胞融合、血球凝集等生物学效应。根据这些特征性的变化可判断检体中病毒的存在。
2、用针对某一种病毒表面抗原的抗体，侦测检体中该病毒抗原的存在，即可进一步推知这种病毒的存在，是临床快速检验常使用的方法。
＊ ELISA法:将某种病毒表面抗原的特异性抗体吸附在微量检测塑胶板上，加入的病人检体中如有与抗体相对应的病毒/抗原存在就可以被捕捉到。通过另一标记有酵素之病毒抗体的加入使阳性反应得以呈现，表明检体中有待检病毒抗原的存在。
＊ PCR：将分子生物学技术应用于临床检验已经不再是遥不可及的事情。合成一段病毒DNA做引子，利用PDR的方法进行扩增，可以侦测出检体中有无相关的病毒核酸（即病毒）的存在。
＊ 核酸杂交：将检体点在纤维膜上加以处理。若其中还含有与已知病毒核酸相同的病原存在，则可与加入之标记了的探测用病毒核酸杂交，并通过标记物的反应显示出来。
3、血清学检测 病毒感染可引发人体产生对抗病毒蛋白的特异性抗体，因此检测患者的血清抗体价也具有辅助诊断的意义。
检测结果以病人恢复期血清价与急性期血清价相比较有4倍以上增高才有意义。
血清学检测方法有多种。基本过程是将纯的病毒制品或病毒蛋白固定在一种支持载体上，与待捡血清混合后，血清中存在的抗体就会与病毒抗原结合，加入标记有酵素或萤光素的二次抗体，使阳性反应得以呈现。例如日前台大医学院高全良教授研发的SARS病毒诊断试剂，就是通过呈现萤光反应来进行血清抗体检测的。