Besteht der Verdacht auf Ansteckung mit der Borreliose nach einem Zeckenstich, so muss natürlich die richtige Diagnose gestellt werden. Wie bei fast jeder Erkrankung wird zunächst die Krankengeschichte festgestellt. Danach folgt eine genauere Untersuchung der Einstichstelle. Der Arzt wird hier vor allem auf die typische Wanderröte achten, aber auch andere Veränderungen der Haut sind zu berücksichtigen. Damit alleine kann jedoch noch keine eindeutige Diagnose für die Borreliose gestellt werden.
Hierfür entnimmt der Arzt eine Blutprobe, die zur weiteren Untersuchung ins Labor geschickt wird. Dort wird getestet, ob Antikörper gegen das Bakterium Borrelio burgdorferi, den Auslöser der Borreliose, vorhanden sind. Diese Antikörper können bereits zwei bis vier Wochen nach dem Zeckenstich labortechnisch nachgewiesen werden. Allerdings kann es in einigen Fällen auch zur Verzögerung der Nachweisbarkeit kommen, so dass diese erst nach etwa zwei Monaten gegeben ist. Ebenfalls lassen sich die einmal gebildeten Antikörper über viele Jahre im Blut nachweisen, so dass sie auch von einer lange zurückliegenden Infektion stammen können.
Außerdem besteht die Möglichkeit, die Infektion mit Hilfe einer Bakterien-Kultur nachzuweisen. Sie gibt Aufschluss über die Infektion schon unmittelbar nach dem Zeckenstich. Allerdings ist die Untersuchung sehr aufwändig, so dass sie nur von wenigen Labors durchgeführt wird. Eine weitere Alternative ist die PCR, die Polymerase-Ketten-Reaktion. Hierbei sucht man im Labor nach dem Erbgut der Borrelien.
Besteht dagegen der Verdacht auf die Neuroborreliose, die mit Nervenschmerzen und Lähmungen einhergeht, sollte unbedingt ein Krankenhausaufenthalt angestrebt werden. Bei diesem Aufenthalt muss dann die Rückenmarksflüssigkeit untersucht werden, um zu erkennen, ob die Erreger bereits ins Nervensystem eingedrungen sind.