尽管纳米气泡非常稳定，但是气泡大小分布、气泡数量和平均大小都会随着时间发生改变。界面纳米气泡检测常用原子力显微镜。体相纳米气泡常用光散射、冷冻电子显微镜和共振质量测量，共振质量测量是简单方便的区分固体颗粒的技术。纳米气泡溶液的特点会受到纳米气泡等效直径、数量和大小分布的影响。不同方法可能会有不同的测定结果。
纳米气泡受到布朗运动的影响大，表面有硬壳，其行为接近固体纳米颗粒，因此，纳米气泡可以用动态光散射方法进行测量，动态光散射是利用通过样品的反射波波形改变进行分析。波形受颗粒布朗运动影响，大气泡产生的散射作用强，但波动比较慢。用斯托克斯一爱因斯坦公式计算扩散常数确定颗粒半径。这种方法最多能测量每毫升10亿个纳米气泡。分析总体信号可以获得气泡数量和大小分布，但不能获得每个气泡的运动情况。纳米气泡运动需要用纳米颗粒跟踪分析方法。
纳米颗粒跟踪分析如NanoSight是相对分析方法，这种方法利用光散射跟踪小体积(80皮升)中的每个气泡，能确定特定时间纳米气泡在x或y轴上的运动。颗粒运动速度取决于颗粒大小，体积越大，速度越小。相对于动态光散射每毫升至少109个纳米气泡，纳米颗粒跟踪分析能分析更低浓度的纳米气泡，可达到每毫升至少105个纳米气泡。
共振质量测量是对流过一个共振跳板的纳米气泡进行的测量，这是一种比较新的技术，能清楚区分固体和气体纳米颗粒。1微升纳米气泡溶液每分钟通过共振器约12纳升，理想状况是每秒通过一个纳米气泡，改变有效质量并被转换为共振频率。
库尔特氏计数器是病毒和细菌等微生物的计数装置，主要由两个小室组成，中间以不导电的薄隔板隔开，隔板带有大小与待计数的颗粒类似的单一小孔，每个小室都有电极。当纳米气泡等颗粒进入微管时，因为管内液体被气泡代替，电阻发生改变，其变化与颗粒体积有关，利用这个特征可对通过微管的纳米气泡进行计数和体积计算。
直径超过500纳米的大纳米气泡能用高分辨光学显微镜进行图像分析，观察时需要用亚甲蓝进行染色。也有利用气泡内气体成分的性质进行检测的方法，例如用红外线探测二氧化碳纳米气泡。
电动电位也经常作为纳米气泡探测指标，研究显示，较大的电动电位是纳米气泡稳定性的原因，但是这种电位不能提供气泡数量和体积的信息。电动电位高峰是气泡直径在10~30微米时，分散粒子因表面带有电荷而吸引周围的离子，这些离子在两相界面呈扩散状态分布而形成扩散双电层。测量电动电位的方法主要有电泳法、电渗法、流动电位法和超声法，其中电泳法应用最广。测量纳米气泡电动电位可使用电动电位分析仪。
