Le sérodiagnostic n’a pas d’intérêt pour le diagnostic des infections basses car l’infection est superficielle et le taux d’anticorps reste faible, souvent non détectable. Il n’est utile que dans un nombre restreint de situations cliniques :

• suspicion d’infections hautes
• suspicion de lymphogranulome vénérien (LGV) due à Chlamydia trachomatis de sérotype L1, L2 ou L3
• bilan d’hypofertilité du couple,

Chez l’adulte un taux d’IgG ≥ 64 est le témoin d’une infection passée ou en cours. Une augmentation significative du taux d’IgG entre 2 sérums prélevés à 3 semaines d’intervalle peut permettre le diagnostic d’infection évolutive mais le titre atteint souvent rapidement un plateau et la sérologie ne permet donc pas toujours de suivre l’évolution de la maladie.

Chez le nouveau-né le dosage des IgM est le témoin d’une infection récente.

Les techniques les plus récentes sont des tests immuno-enzymatiques (ELISA) ou immunoblot, elles utilisent des peptides recombinants de la protéine majeure de la membrane externe (MOMP) spécifique de Chlamydia trachomatis.