Le diagnostic de la tularémie repose avant tout sur un examen médical. Lors de cet examen, les symptômes du patient, ses plaintes et les zones du corps affectées par la maladie sont évalués en détail. Afin d'établir un diagnostic définitif, diverses analyses de laboratoire peuvent être demandées après l'examen physique.

Les principales méthodes d'analyse pouvant être utilisées dans le diagnostic de la tularémie sont les suivantes :
* Analyse sanguine
* Biopsie
* Échantillons par écouvillonnage nasal ou buccal
* Analyse du liquide pleural

En particulier, en cas de tularémie pneumonique, une radiographie thoracique peut également être demandée pour évaluer l'atteinte pulmonaire et pour le diagnostic éventuel d'une pneumonie.