外周血缺乏B細胞和血清免疫球蛋白（包括IgG，IgA，IgM和IgE）明顯下降是該病的主要實驗室特征。
1.病兒血清總Ig
一般不超過200～250mg/dl；IgG可能完全測不到，少部分病例可達200～300mg/dl，但一般低于100mg/dl；IgM和IgA微量或測不出。
2.抗體反應
同族紅細胞凝集素（抗A及抗B血型抗體）缺如，即使多次白喉類毒素注射，錫克試驗也不能轉為陰性。特異性抗體反應缺乏（包括T細胞依賴性和T細胞非依賴性抗原）。
3.B細胞數量和功能
外周血白細胞總數可在正常范圍，淋巴細胞數量正常或輕度下降，成熟B細胞缺如。骨髓B細胞和漿細胞缺如，可見少量前B細胞。
4.產前檢查和突變基因攜帶者檢測
具有陽性家族史的女性，妊娠時應進行產前檢查，以明確胎兒是否罹患XLA。可先檢查羊水細胞判斷其性別，如為男性（XY），應進一步通過檢查羊水或臍帶血B細胞數量。也可采用DNA序列測定了解Btk基因突變或發現與Btk緊密連接的復合基因片段（DXS178）是否存在的方法來確診。后面兩種方法還可用于發現突變基因攜帶者。
常規做X線胸片、B超等檢查。反復肺部感染可見支氣管擴張，關節腔積液，鼻咽部側位X線檢查可見腺樣體陰影缺乏或變小。