缺铁性贫血可作血液、骨髓、铁代谢等实验室检查。
(1)血象
贫血轻时，红细胞仍属正细胞性正色素性，在血片中可以看到细胞大小和形状几乎完全正常或仅有极轻度的不规则。贫血严重时，红细胞呈典型特征性小细胞低色素性，红细胞平均容积(mcv)<80fl(80μm3)，红细胞平均血红蛋白浓度(mchc)<30%，红细胞平均血红蛋白(mch)<26pg(μμg)。在血片中可见到红细胞大小很不一致，以体积小者多见，中心浅染区扩大，最重者胞浆变成很狭窄的一圈环。网织红细胞计数正常或减少，但亦有轻度增高至2%～3%。白细胞和血小板数一般正常。红细胞渗透脆性大致正常。在贫血较重的病例中，脆性轻度减低。钩虫病患者，可有轻度嗜酸粒细胞增多。
用df32p或ashby测定法，显示缺铁性贫血时的红细胞生存时间缩短至46～85天(正常120天)。
(2)骨髓
红细胞系增生活跃，但骨髓增生程度与贫血程度缺乏明显的平行关系。在缺铁和贫血较重的病例中，幼红细胞因胞浆减少而头迟迟不能血红蛋白化，体积减小，边缘不规则，核染色质致密，早幼红和中幼红细胞比例增多，而晚幼红细胞减少。巨核细胞多无明显变化。
用普鲁士蓝染色检查骨髓，可反映体内铁贮存情况，这就是骨髓铁染色。检查铁粒幼细胞和细胞外铁颗粒是诊断缺铁较为敏感和可靠的方法。因为缺铁的最早变化是骨髓铁消失，但在缺铁较轻、未经治疗的早期病例中，这种铁小粒不一定完全消失。缺铁性贫血时，骨髓内含铁血黄素为阴性，极少找到铁粒幼细胞(正常人20%～90%左右的幼红细胞中，可见到1～5个铁小粒)。
(3)铁代谢检查
①血清铁、总铁结合力和铁蛋白
未经治疗的缺铁性贫血者血清铁浓度常明显降低，低于8.95μmol/l(50μg/dl)；总铁结合力增高，可高达71.6～89.5μmol/l(400～500μg/dl)；铁饱和度降低，常明显降低至<15%。血清铁蛋白可以查出最早期的缺铁，贮存铁下降是血清铁蛋白降低的唯一原因，国内外以小于12～20ng/ml作为贮铁耗尽或明显降低的指标。
在缺铁性贫血阶段，以上各项指标的阳性率为：血清铁蛋白95.5%～96.2%，红细胞内游离原卟啉(fep)76.9%，铁蛋白饱和度50%～76.9%，血清铁34.6%～60%，小细胞低色素40%。最好选择两项以上指标组合，这样可提高检出率。如血清铁蛋白与红细胞内游离原卟啉(fep)两项指标组合，其检出率可高达100%，漏诊率为0。
②红细胞内游离原卟啉(fep)
由于铁的缺乏，血红素的合成减少，缺铁性贫血的红细胞中游离原卟啉的浓度增高，大于0.9μmol/l(50ng/dl)。
③铁动力学
缺铁性贫血患者的血浆59fe半清除时间加速；血浆铁转换率大多正常，也可加速；合成血红蛋白的铁利用率正常或轻度增加。根据这些结果，结合血浆铁的浓度降低，表明在缺铁性贫血时，也有部分红细胞无效生成。
④铁耐量试验
缺铁性贫血患者口服小剂量铁后，血清铁浓度迅速上升，可达53.7～71.6μmol/l(300～400μg/100ml)，持续2～3小时。在非缺铁性贫血或正常人中，血清铁的上升较慢，浓度较低，下降较快或呈平坦的曲线。近年用放射性铁59fe作试验，测定血清的放射计数，方法更加简便。
(4)胃液分析
常见有胃酸分泌减少或缺乏，即使用组织胺法也有1/4～1/2的患者无反应。贫血可致胃粘膜病变，而发生胃酸缺乏，也可能先有慢性胃炎，引起胃酸缺乏，然后导致缺铁性贫血。
