1.血象
红细胞及血红蛋白均降低，特别是血红蛋白。红细胞：压积相应地减少，平均体积（MCV）小于80fl，平均血红蛋白（MCH）低于26pg，平均血红蛋白浓度（MCHC）低于0.30。涂片中红细胞变小，染色浅，中间透亮区加大。重症病例，红细胞可能呈环形。脆性降低，周围血象中很少见到有核红细胞。普赖斯-琼司曲线左移，且基底加宽。网织红细胞百分数正常，绝对值低于正常。严重贫血的病例，白细胞数量可减低，同时出现淋巴细胞相对增高。血小板计数多数正常，部分病例可出现血小板计数增高，但在严重病例中可稍降低，但极少达到引起出血的程度。
2.生化检验
缺铁时，肝脏和骨髓中的铁蛋白与含铁血黄素含量减少。之后血清铁蛋白减少，降低至10ng/ml以下可出现生化或临床方面的缺铁现象。此后血清铁下降至50μg/dl以下，血清铁结合力增至350μg/dl以上，运铁蛋白饱和度降至15%以下，血红蛋白的合成减少，红细胞游离原卟啉堆积可高至60μg/dl全血。婴幼儿时期红细胞游离原卟啉与血红蛋白比值的增加（FEP/Hgb），对于诊断缺铁性贫血较运铁蛋白饱降低更有意义。比值>3μg/g则考虑为异常，若在5.5～17.5μg/g之间，排除铅中毒后，即可诊断为缺铁性贫血。
3.骨髓象
骨髓呈增生现象，骨髓细胞计数稍增，巨核细胞数正常。粒细胞与有核红细胞的比例降低，红细胞增生旺盛。中幼红细胞及幼红细胞均增加，特别是中幼红细胞增加的更为明显。红细胞系表现为胞浆减少，血红蛋白含量减少，胞浆成熟程度落后于胞核。骨髓铁染色显示铁粒幼细胞及含铁血黄素减少。
4.其他检查
B超可发现肝脾肿大、心脏扩大。有慢性肠道失血，大便潜血阳性。并发肺部感染时，X线胸片可见炎性阴影，心脏可扩大。病情严重、病程长的，颅骨X线片可见有如血红蛋白病的辐射样条纹改变。