​Elimistö muodostaa borreliavasta-aineita, kun se altistuu borreliabakteerille. Vasta-aineita voi jäädä elimistöön, vaikka itse bakteeri häviää ja tauti paranee itsestään tai lääkehoidolla. Pelkkä vasta-ainelöydös oireettomalla potilaalla ei tarkoita borrelioosia, eikä vasta-ainelöydöksen vuoksi aloiteta antibioottihoitoa, jos potilas on oireeton. Oireettomalta henkilöltä ei siis pitäisi lainkaan tutkia borreliavasta-aineita.

Ihoborrelioosivaiheessa vasta-aineet eivät aina ole ehtineet nousta, joten silloin vasta-aineita ei kannata eikä tarvitse tutkia. Ihoborrelioosi hoidetaan tyypillisen taudinkuvan perusteella.

Levinneen borrelioosin vaiheessa IgG-luokan vasta-aineet ovat yleensä selvästi koholla: ne saavuttavat huippunsa keskimäärin kuusi kuukautta tartunnan jälkeen, ja ne voivat jäädä koholle kuukausiksi tai vuosiksi. IgM-luokan vasta-aineita näkyy usein tartunnan alkuvaiheessa, ja ne häviävät myöhemmin. Jos vasta-aineita ei voida todeta veressä eikä aivoselkäydinnesteessä, potilaalla ei käytännössä ole levinnyttä borrelioosia.

Jos tutkitaan borrelioosin mahdollisuutta ja potilaalta löytyy pelkästään IgM-luokan vasta-aineita, kysymys on yleensä epäspesifistä vasta-ainereaktiosta. Se ei vahvista borrelioosin diagnoosia oireiden taustalla. Tällaiset epäspesifit IgM-vasta-ainelöydökset ovat varsin tavallisia. Näiden vasta-aineiden spesifisyyttä voidaan tutkia tarkemmin verinäytteestä tehtävällä jatkotutkimuksella.