血清学检查是用来诊断支原体肺炎的重要临床手段，特别是在不具备支原体培养以及基因检测的条件下。首先要看血清IgM抗体滴度，肺炎支原体抗体滴度正常值在1∶40以下，大于1∶40属于阳性。在感染支原体后，支原体抗体IgM最早出现，3-4周可以达到高峰，12-16周转阴。由于人体感染支原体后2-3周发病，所以当患者出现感染症状，就诊时血清的IgM抗体已经达到比较高的水平，而且这种抗体特异性强、灵敏度高，检测费用低、简单可行，是作为支原体感染常规检测和支原体感染的诊断指标，尤其适用于儿童。
成人中IgM抗体阳性作为急性感染指标，同时需要注意当肺炎支原体抗体IgM阴性时，并不能排除支原体感染，是由于人体反复感染支原体时，血清中并没有产生支原体抗体，从而导致假阴性。此外，血清支原体抗体IgG常提示既往感染肺炎支原体，当患者血清中肺炎支原体IgG抗体升高4倍以上时，说明曾经有过支原体感染。