L’examen directe consisteix en l’observació de l’agent infecciós o el paràsit de l’home causant de la infecció en la mostra de líquids o secrecions orgàniques extretes del pacient.
L’examen directe es pot realitzar a ull nu, quan l’agent causal del trastorn és visible per a l’ull humà, com els helmints adults en les matèries fecals; o bé amb un microscopi, com s’esdevé pràcticament en tots els altres casos.
Per a detectar microscòpicament els gèrmens es recull una petita fracció de la mostra i es diposita en la superfície del portaobjectes, de manera que quedi cobert amb una pel·lícula de líquids o secrecions fàcilment observable al microscopi.
En la majoria dels casos, l’observació microscòpica es realitza tenyint prèviament la superfície exposada amb diversos colorants que d’una manera o d’una altra destaquen el perfil dels microorganismes. Les tincions més emprades, com les anomenades tincions de Gram, Ziehl, Giemsa o PAS, actuen fixant-se i acolorint diversos components específics de l’estructura externa de microorganismes com lípids o polisacàrids. De vegades s’empren tincions que acoloreixen únicament l’entorn dels microorganismes, la presència dels quals, aleshores, és visible per contrast. Hom pot recórrer igualment al procediment anomenat examen en camp fosc, que consisteix en l’observació de la mostra amb un microscopi que té un condensador especial; així, aquest mètode s’empra per a identificar, per exemple, el treponema pàl·lid, l’agent causal de la sífilis, ja que la seva presència es pot detectar pels espais clars i allargats que apareixen en el camp microscòpic d’observació, que contrasten amb l’entorn fosc.
En alguns casos, l’observació microscòpica de la mostra es pot realitzar amb un examen en fresc, és a dir, sense afegir colorants al portaobjectes, perquè els microorganismes que s’intenta de detectar destaquen ells mateixos entre la resta d’elements que integren la mostra. Aquest és el cas, per exemple, dels micelis fúngics observables per la seva estructura entrellaçada, o d’alguns protozous, que ho són pels moviments que els caracteritzen.
Els darrers anys, gràcies a la utilització del microscopi electrònic, també és possible de detectar nombroses espècies de virus amb un examen directe d’una mostra de secrecions o líquids orgànics infectats. Igualment, en els darrers anys s’han comercialitzat productes de laboratori que contenen anticossos específics marcats amb colorants especials, com fluorocroms, que es fixen als corresponents virus i en possibiliten la detecció i la identificació per examen directe amb microscopi.