検体（または増菌後の培地）を寒天培地（寒天平板）に塗抹して、それぞれ一種類の菌のみで構成されるコロニー（集落）を形成させる。
血液培養は、菌が増殖するのを確認してから、液体培地を取り出して各種寒天培地に接種する。
嫌気性菌は酸素濃度を低く維持する嫌気培養装置を用いる。
同定.
培地上に発育した集落（コロニー）の形態・性状や、血液寒天培地においては溶血の状況を観察する。
また、集落（コロニー）から白金耳で釣菌するなどして得た菌株について、
同定培養、各種の同定キット、質量分析装置などにより、菌種を同定する。
免疫学的な方法で菌の血清型別を調べる場合もある（を疑う場合など）。
近年は、薬剤感受性と同定を並行して行う自動化装置や質量分析法により同定を行う場合が増えている。
質量分析法.
なお、主にリボソームタンパク質をターゲットとしているため、臨床的に重要な菌種を区別できない場合があり、従来の同定手法を完全に置き換えるまでにはいたっていない。また、薬剤感受性の評価も難しい。
スクリーニング培養（簡易培養）.
健常人においても、常在菌として特定の菌を保有（保菌）しているかどうかが問題になることがある。
スクリーニング検査と陽性者への抗菌剤の投与が行われている。
病原体遺伝子検査.
基本的に、病原体は全て遺伝子検査の対象となりうるが（遺伝子を持たないプリオンを除く）、
費用的な制約もあり、臨床上、ルーチンに行われる病原体遺伝子検査はまだ限定的である。
培養が困難な病原体や迅速な同定を要する病原体の検出によく用いられる。
また、病原体の同定以外に、病原体のもつ毒素や薬剤耐性などの病原性にかかわる遺伝子の検出にも用いられることがある。
一般に、非常に鋭敏な方法であり、健常者の保菌や潜伏感染もありうる微生物（サイトメガロウイルスなど）の場合は、単に遺伝子検査で検出しただけでは疾病の原因とは断定できない。
また、死菌でも遺伝子検査で陽性になることがある。
微生物の同定.
臨床上、遺伝子検査が行われることがある微生物の例をあげる。
近年は、血液・脳脊髄液・呼吸器検体などから、多数のウイルス・細菌の核酸を同時に検出する検査も行われる場合がある。
真菌（クリプトコッカス）を同時に検出するものがある
微生物の遺伝子型（ジェノタイプ）.
微生物の定量.
微生物の薬剤耐性遺伝子関連検査.