血清學試驗是根據抗原與相應的抗體在適宜的條件下，能在體外發生特異性結合的原理，用已知抗體或抗原來檢測未知抗原或抗體。因抗體主要存在于血清中，抗原或抗體檢測時一般都要采用血清，故體外的抗原抗體反應亦稱為血清學試驗或血清學反應。血清學試驗包括血清學鑒定和血清學診斷。血清學鑒定即用含已知特異性抗體的免疫血清(診斷血清)去檢測患者標本中或培養物中的未知細菌或細菌抗原，以確定病原菌的種或型。血清學診斷是指用已知抗原檢測病人血清中的相應抗體，以診斷感染性疾病的方法。血清學試驗是臨床微生物學檢驗的重要方法之一。血清學試驗基本類型包括凝集反應、沉淀反應和補體結合反應等。
一、凝集反應
顆粒性抗原（細菌、紅細胞、乳膠等）與相應抗體可發生特異性結合，在一定條件下（電解質、pH、溫度、抗原抗體比例適合等）出現肉眼可見的凝集小塊，稱為凝集反應。參與反應的抗原稱凝集原，抗體稱為凝集素。凝集反應可分為直接凝集反應和間接凝集反應兩大類。
(一)直接凝集反應
直接凝集反應指顆粒性抗原與相應抗體直接結合出現的凝集現象。
1. 玻片凝集試驗
是一種定性試驗。用己知抗體(診斷血清)測未知抗原，適用于細菌的鑒定或分群（型）等。方法是取已知抗體（診斷血清）滴加在載玻片上，直接從培養基上刮取待檢菌混勻于診斷血清中，數分鐘后，如出現細菌凝集成塊或肉眼可見的顆粒，即為反應陽性。自臨床初分離的細菌中，有些細菌表面含有某種表面抗原(如傷寒沙門菌的Vi抗原和志賀菌屬的K抗原等)，這些抗原能阻止菌體抗原(O抗原)與相應抗體發生凝集反應，從而導致錯誤的判定。此時應將菌懸液于100℃中隔水煮沸(Vi抗原100℃30min 、 K抗原100℃ 1h)，待細菌表面抗原破壞后，再進行試驗。
凝集試驗簡便、快速、特異性強，常用于沙門菌、志賀菌、致病性大腸埃希菌、霍亂弧菌、布氏桿菌、流感嗜血桿菌、腦膜炎奈瑟菌、肺炎鏈球菌及鏈球菌等的鑒定。
2．試管凝集試驗
為半定量試驗。用等量抗原(細菌)懸液與一系列遞倍稀釋的抗血清混合，37℃保溫4h后放室溫或4℃冰箱過夜，觀察結果。根據每管內抗原的凝集程度判定血清中抗體的相對含量。以血清最高稀釋度仍有明顯凝集現象者，為該血清中抗體的凝集效價，以表示血清中抗體的相對含量。
本法常用于測定免疫血清的效價、抗原的凝集性能；在臨床上主要用于檢測受試者血清中有無某種特異性抗體及其相對含量。如診斷傷寒、副傷寒的肥達反應、診斷布氏桿菌病的瑞特反應等。
(二)間接凝集反應
是將可溶性抗原或抗體吸附于某種與免疫無關一定大小的顆粒載體表面，制成致敏載體，再與相應抗體或抗原作用，在電解質存在的適宜條件下，被動地使致敏載體凝集，稱為間接（或被動）凝集反應。
可用紅細胞、聚苯乙烯乳膠、活性炭等顆粒作載體，分別稱間接血凝、間接乳凝、間接炭凝試驗。由于載體顆粒增大了可溶性抗原的反應面積，當顆粒上的抗原與少量抗體結合后，就能出現肉眼可見的反應，故可提高反應的敏感性。常用間接凝集反應來測定待檢血清中細菌、病毒、螺旋體、寄生蟲等抗原及自身抗體。間接凝集反應又可分為如下3種。
正向間接凝集試驗
即將已知可溶性抗原吸附于載體顆粒上，然后與相應抗體結合產生顆粒凝集現象，用以檢測未知抗體。
反向間接凝集試驗
是將已知抗體吸附于載體顆粒表面，以檢測相應可溶性抗原的凝集反應。適用于可溶性和顆粒性抗原的檢出，如反向間接血凝試驗檢測乙型肝炎表面抗原及甲胎蛋白，協助診斷乙型肝炎和原發性肝癌。從食品中檢出肉毒毒素和葡萄球菌腸毒素等。
間接凝集抑制試驗
是將已知抗體或可溶性抗原先與被測的抗原或抗體混合，然后加入有關抗原或抗體致敏的載體顆粒，如已知抗體或可溶性抗原與被測的抗原或抗體相結合，則不出現顆粒凝集現象。故也可稱為正向間接凝集抑制試驗或反向間接凝集抑制試驗。
協同凝集試驗
協同凝集反應屬于間接凝集反應的一種類型。它所用的載體是含SPA（葡萄球菌A蛋白）金黃色葡萄球菌。 SPA能與人及多種哺乳動物血清中IgG類抗體的Fc段結合，IgG的Fc段與SPA結合后，IgG的兩個Fab 段暴露于葡萄球菌菌體的表面，并仍保持正常的抗體活性，當結合于葡萄球菌表面的已知抗體與相應細菌、病毒或毒素抗原接觸時，則出現肉眼可見的凝集現象。方法簡便、快速、敏感性高，易于觀察結果，已廣泛用于細菌的快速鑒定和分群（型），如腦膜炎奈瑟菌、銅綠假單胞菌、肺炎鏈球菌、乙型溶血性鏈球菌、布魯氏菌、沙 門菌及志賀菌等細菌。