В окрашенном по Граму препарате можно идентифицировать ряд микроорганизмов: грамположительные (пневмококк, стрептококк, стафилококк), грамотрицательные (диплобацилла Фридлендера, палочка Пфей-фера и др.). Для обнаружения туберкулезных микобактерий применяется окраска по Циль-Нильсону. В случае отрицательного результата при бактериологическом исследовании малого количества мокроты, используются методы обогащения (флотации).
Окончательные заключения о возбудителе данного заболевания можно сделать после посева мокроты на питательные среды. Бактериологическое исследование позволяет определить вид микроорганизма и его чувствительность к различным антибиотикам.