血清學檢查抗體水平的上升，比上述方法簡便，且敏感性和特異性較高，是目前最常用的方法。檢測弓形體循環抗體可以作為早期急性期的特異性診斷方法。檢測患兒血清中的弓形體IgM和IgG抗體，抗體效價高或病程中有4倍以上升高，或IgM抗體陽性，均提示近期感染，新生兒血清中IgM陽性提示為先天性感染。檢測方法如染色試驗、補體結合試驗、間接凝血試驗、間接免疫熒光試驗、酶聯免疫吸附試驗和間接乳膠凝集試驗等。
（1）亞甲藍染色試驗 在感染早期（10～14天）即開始陽性，第3～5周效價可達高峰，可維持數月至數年。低效價一般可代表慢性或過去的感染。從母體得來的抗體，在生后3～6個月內消失。因此小兒滿4個月后，可重復染色測定抗體，如效價仍維持高度，就可證明由于感染所致。
（2）間接免疫熒光試驗 所測抗體是抗弓形蟲IgG,其出現反應及持續時間與亞甲藍染色試驗相仿。
（3）IgM-免疫熒光試驗 是改良的間接免疫熒光試驗，感染5～6天即出現陽性結果，可持續3～6個月，適于早期診斷。由于IgM的分子量大，母親的IgM一般不能通過胎盤傳給胎兒，如新生兒血清中含有抗弓形蟲IgM，則可考慮先天性弓形蟲病的診斷。
（4）直接凝集反應 主要用于測抗弓形蟲IgM，以1∶16凝集作為陽性，感染后5～6天則能測得陽性。
（5）酶聯免疫試驗和可溶性抗原-熒光抗體技術 操作簡便、快速，前者并可適用于大規模普查，其敏感性和特異性均較滿意，后者只要一次稀釋就能檢出抗體水平，其敏感性與免疫熒光反應相仿。