結核性胸膜炎初期，血中白細胞計數可增高或正常，中性粒細胞占優勢，爾后白細胞計數正常，并轉為淋巴細胞為主。紅細胞沉降率增快。
胸液外觀多呈草黃色，透明或微濁，或呈毛玻璃狀。少數胸液可呈黃色、深黃色、漿液血性乃至血性。比重1.018以上，Rivalta試驗陽性。pH7.00～7.30。有核細胞數（0.1～2.0）×10/L，急性期以中性粒細胞占優勢，而后以淋巴細胞占優勢。蛋白定量30g/L以上，如大于50g/L，更支持結核性胸膜炎的診斷。葡萄糖含量＜3.4mmol/L，乳酸脫氫酶（LDH）＞200U/L，腺苷脫氨酶（ADA）＞45U/L，干擾素-γ＞3.7μ/ml。癌胚抗原（CEA）＜20μg/L，流式細胞術細胞呈多倍體。目前有報道測定胸腔積液的結核性抗原和抗體，雖然結核性胸膜炎者其胸腔積液的濃度明顯高于非結核性者，但特異性不高，限制其臨床應用。胸腔積液的結核桿菌陽性率低于25%，如采用胸腔積液離心沉淀后涂片、胸腔積液或胸膜組織培養、聚合酶鏈反應（PCR）等，可以提高陽性率。胸腔積液間皮細胞計數＜5%。
1.胸膜活檢
針刺胸膜活檢是診斷結核性胸膜炎的重要手段。活檢的胸膜組織除了可行病理檢查外，還可行結核菌的培養。如壁層胸膜肉芽腫改變提示結核性胸膜炎的診斷，雖然其他的疾病如真菌性疾病、結節病、土拉菌病和風濕性胸膜炎均可有肉芽腫病變，但95%以上的胸膜肉芽腫病變系結核性胸膜炎。如胸膜活檢未能發現肉芽腫病變，活檢標本應該做抗酸染色，因為偶然在標本中可發現結核桿菌。第1次胸膜活檢可發現60%的結核肉芽腫改變，活檢3次則為80%左右。如活檢標本培養加上顯微鏡檢查，結核的診斷陽性率為90%。也可用胸腔鏡行直視下胸膜活檢，陽性率更高。
2.X線檢查
胸腔積液在300ml以下時，后前位X線胸片可能無陽性發現。少量積液時肋膈角變鈍，積液量多在500ml以上，仰臥位透視觀察，由于積聚于胸腔下部的液體散開，復見銳利的肋膈角。也可患側臥位攝片，可見肺外側密度增高的條狀影。中等量積液表現為胸腔下部均勻的密度增高陰影，膈影被遮蓋，積液呈上緣外側高，內側低的弧形陰影。大量胸腔積液時，肺野大部呈均勻濃密陰影，膈影被遮蓋，縱隔向健側移位。
3.超聲波檢查
超聲探測胸腔積液的靈敏度高，定位準確，可估計胸腔積液的深度和積液量，提示穿刺部位。亦可和胸膜增厚進行鑒別。