Detekcija antitijela je važna u medicini za otkrivanje bolesti, budući da su antitijela veliki proteini koji mogu otkriti viruse i bakterije. Detekcija antitijela provodi se u laboratorijima i na terenu kako bi se ispitale veze antitijela i antigena i identificiralo antitijelo po njegovoj posebnoj promjeni boje kada je molekula supstrata koja reagira na enzim povezana s njim dok je još vezana za antigen. Test detekcije poznat je kao enzimski imunosorbentni test (ELISA). Prije razvoja ELISA-e, jedini testovi bili su radioimuni testovi koji su identificirali antitijela po njihovoj specifičnoj radioaktivnosti 1960-ih. Ranih 1970-ih došlo je do razvoja nekoliko ELISA tehnika za identifikaciju specifičnih antitijela.
Indirektna sendvič ELISA tehnika detekcije antitijela priprema puferiranu otopinu koja sadrži antigen bolesti i veže ga na plastičnu ploču. Zatim se uvode primarno antitijelo od pacijenta da se veže s antigenom. Zatim se uvodi sekundarno protutijelo s vezanim enzimom i dodaje se supstrat za enzim. To uzrokuje reakciju koja mijenja boju enzima, signalizirajući da su se dva antitijela vezala, ako je antitijelo od pacijenta pozitivno na taj antigen bolesti. Jačina promjene boje označava količinu bolesti koju je antitijelo otkrilo; ta se jačina boje tada kvantitativno mjeri spektrometrom.
Druga ELISA tehnika dobra kada su uzorci pacijenata sirovi ili nečisti je kompetitivna ELISA, kada se neobilježeno antitijelo inkubira s uzorkom antigena pacijenta. Vezano antitijelo/antigen kompleks se ispere tako da se nevezano protutijelo ukloni i sekundarno protutijelo spojeno s enzimom specifičnim za primarno protutijelo se uvede da se veže s antigenom. Uz dodatak supstrata enzimu, ako je bolest otkrivena antitijelom, enzim će proizvesti kromogena ili fluorescentna svojstva kao signal. Terenski test koji koriste izraelski liječnici koristi epruvetu punu fragmenata proteina i antitijela i uvođenje plave tekućine. Ako plava tekućina postane crvena u roku od deset minuta, antitijelo za tu određenu bolest prepoznaje određeni antigen u epruveti.
U teško dostupnim područjima zemalja u razvoju, laboratoriji nisu lako dostupni. Mnogi komercijalni kompleti za otkrivanje antitijela prodani su za zdravstvene djelatnike za testiranje na tuberkulozu, posebno na tuberkulozu povezanu s pedijatrijskom i virusom humane imunodeficijencije/sindromom autoimunog nedostatka (HIV/AIDS). Jedna studija koja se sastojala od 68 specifičnih studija pokazala je da ovi kompleti nisu bili tako pouzdani kao mikroskopija razmaza sputuma.
Malarija je još jedna bolest za koju se otkrivanje antitijela koristi fluorescentnim testom antitijela. Ovaj postupak je dobar za probir darivatelja krvi jer se malarija izazvana transfuzijom možda neće pokazati na jednostavnom pregledu krvnog filma. Ako pacijent pokazuje opetovane negativne uzorke krvi, ali pokazuje jake simptome bolesti, test fluorescentnih markera to može otkriti. Kada se pregledaju pod mikroskopom, antitijela na malariju često pokazuju jabučno-zelenu boju koja je pozitivna na parazita malarije.