Des traces de plomb sont détectables dans le sang de tous les individus. Aux États-Unis, les Centers for Disease Control and Prevention (CDC), ou « centres de contrôle et de prévention des maladies », l’Organisation mondiale de la santé (OMS) et la plupart des pays de l'Union européenne ont une valeur limite de 10 µg/dL de sang car la plombémie (taux de plomb dans le sang) est l’indicateur le plus communément utilisé dans le monde pour des raisons de commodité, mais il est incomplet. D'autres indicateurs sont donc parfois utilisés :
Il est possible de rétrospectivement détecter des cas de saturnisme via l'étude de teneurs en plomb de cadavres ou squelettes de personnes ou animaux morts (éventuellement il y a plusieurs siècles ou millénaires si leurs restes sont bien conservés).
Seuils de toxicité : Ils sont très discutés depuis les progrès fait en toxicologie ; des plombémies autrefois considérées comme « sûres » correspondent à des taux aujourd'hui considérés comme dangereux ("Blood lead levels once considered safe are now considered hazardous, with no known threshold") et de nombreux toxicologues estiment qu'il n'y a pas de seuils en deça duquel le plomb peut être vraiment considéré comme sans danger, notamment pour le cerveau. Cependant changer la norme légale (proposition étudiée par l'OMS) aurait des implications économiques telles qu'elles semblent encore faire obstacle à cette idée. Cela aurait aussi des implications juridiques complexes concernant l'application du principe pollueur-payeur et le traitement des « maladies professionnelles ».
Exposition moyenne de la population : De nombreux humains vivent aujourd'hui avec une plombémie très supérieure à ce qu'elle était à la préhistoire, avec des taux susceptibles de poser des problèmes de santé et de développement, voire d'interférer avec le fonctionnement du cerveau.
On manque de données pour de nombreux pays dits « pauvres », mais la plombémie moyenne dans les pays riches dépasse généralement 10 microgrammes par décilitre, ou 100 ppb (partie par milliard). Il n'est pas rare de trouver des personnes exposées dont la plombémie dépasse 200 ppb alors que la plupart des symptômes apparaissent aux environ de 100 ppb et que les effets mesurables sur le comportement et la cognition (avec perte de QI) des enfants apparaissent à des doses très inférieures à ces niveaux.
Traçage : Des mesures isotopiques du plomb trouvé dans le sang, les os, ou l'environnement permettent - dans certaines conditions - d'en déterminer et tracer l'origine (le plomb de l'essence a par exemple une signature isotopique très différente du plomb de chasse, ou de celui utilisé dans les batteries).