分子生物學檢測體系是以基因檢測為基礎，通過對病原體特定基因的分析對該病原體進行定性乃至定量分析的一種檢測體系。核酸雜交是最早應用于衣原體診斷的分子生物學方法。基于PCR原理的基因檢測技術由于特異性好、敏感性高，則逐漸成為衣原體分子生物學診斷的主流方法。
國外學者已成功建立以衣原體的外膜蛋白基因（MOMP、ompA、ompB）、熱休克蛋白、脂多糖基因為靶基因的PCR檢測技術。其中有普通PCR檢測、多重PCR、RFLP-PCR分析和PCR-ELISA和Real-TimePCR。SYBR Green標記與TaqMan探針最常用于Real-timePCR檢測中，檢測靶基因較多采用具有高度種屬特異性的衣原體外膜主蛋白MOMP基因。在臨床檢測中，與傳統的免疫熒光組化分析相比，Real-time PCR表現出較高的特異性，并且其檢測敏感性能達到10-1CFU相當的水平，使得Real-timePCR有望成為C.psittaci臨床檢測的一個快速、可靠的方法。
鸚鵡熱衣原體的鑒定還可以根據鸚鵡熱衣原體對四環素族抗生素、紅霉素及螺旋霉素敏感，對慶大霉素、卡那霉素、新霉素、鏈霉素和磺胺嘧啶鈉不敏感的特性進行藥敏試驗。