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.
Alkuvaiheen 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. Vasta-aineet voivat jäädä koholle kuukausiksi tai vuosiksi onnistuneen hoidon jälkeen, eikä niiden seurannasta hoidon jälkeen ole hyötyä. IgM-luokan vasta-aineita näkyy usein tartunnan alkuvaiheessa. 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 epäspesifisestä 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.