Лабораторные методы диагностики болезней рыб, ввиду своей сложности и продолжительности, не под силу большинству аквариумистов-любителей. Эти методы требуют специального оборудования и навыков, а в идеале — ветеринарного образования. Потребность в них возникает нечасто, однако в ряде случаев, когда продиагностировать болезнь обычными методами затруднительно,  они достаточно востребованы.

К данным методам диагностирования болезней рыб относят:

— Вирусологические исследования: выявляют вирусные заболевания и их возбудителей.
Вирус выделяют из наиболее пораженного органа, часто это печень, язвы, оспенные бугорки. В некоторых случаях исследования проводят на всех органах и тканях. Применяют следующие методы исследования: консервирование проб, пересылка и подготовка материала; заражение им других животных, куриных эмбрионов, культуры клеток; культивирование культуры вирусов на лабораторных животных.
Морфологические методы вирусной диагностики выявляют элементарные тельца, внутриклеточные включения. Иммунохимические методы: (обычно метод флуоресцирующих антител) выявляет специфический вирусный антиген в заражённых клетках тканей и органов.

— Гистологические исследования: это выявление характерных изменений или микроорганизмов на специально окрашенных и обработанных срезах органов и тканей больной рыбы. Анализируемый материал (ткани и органы рыбы) обрабатывают в специальных средах, окрашивают по специальной методике, изучают на предметном стекле.
Метод применяется при диагностике миксоспоридиоза и других болезней.

— Гематологические исследования: взятие крови рыб на общий анализ показателей: гемоглобин, белок, эритроциты и другие показатели. Очень важно для определения состояния здоровья рыб в биотопе и возможных заболеваний в нем.

— Токсикологические и химико-токсикологические исследования: химико-аналитические замеры по установлению вида и количества ядовитого вещества в гидробионтах, воде и почве. Проводятся при отравлениях. Обычно данный метод проводят после клинических, патологоанатомических и паразитологических исследованиях гидробионтов.