A klinikai minták DFA-festése közvetlenül a tárgylemezen (pl. bőrelváltozásokból származó kenetek) gyors, érzékeny és specifikus módszernek bizonyult, amely BSL-3 laboratóriumban is elvégezhető. A DFA volt a himlő laboratóriumi diagnosztikájának alappillére a WHO referencialaboratóriumában.
Elektronmikroszkópia
A negatív kontrasztú EM lehetővé teszi a himlővirionok gyors laboratóriumi azonosítását jellegzetes morfológiájuk alapján, amely különbözik más himlővírusok megjelenésétől. A bőrsérülések klinikai mintáiban az EM segítségével észlelt himlővírus-részecskék jellemzően gömb alakúak, 250–270 nm átmérőjűek, és a tipikus „súlyzó alakú” oldaltesteket tartalmazzák.
Nukleinsav-amplifikációs tesztek (NAAT-ok)
Az A-típusú zárvány (ATI) gén egy régióját célzó PCR vizsgálat nagyon érzékeny laboratóriumi tesztnek bizonyult, amely lehetővé tette a himlő megbízható kimutatását és megkülönböztetését más orthopoxvírusoktól. Az ATI gén konzervált régióiból kiválasztott primereket és próbákat sikeresen tesztelték a variola vírus DNS kimutatására klinikai himlőmintákban.
Szövettan
A bőrelváltozások kórszövettani fénymikroszkópos vizsgálata hasznos diagnosztikai támpontokat adhat, ha magas a himlőgyanú, különösen akkor, ha a szövetet a lézió kialakulásának korai szakaszában (4-6 nap) gyűjtik össze. A himlős bőrelváltozások szövettanának fő jellemzői:(a) epidermális hiperplázia ballonos degenerációval, nekrózissal és többmagvú óriássejtek képződésével; (b) vasculitishez és perivascularis infiltrátumhoz társuló bőrödéma; és (c) intracitoplazmatikus zárványtestek jelenléte az epidermiszben.