缺鐵性貧血可作血液、骨髓、鐵代謝等實驗室檢查。
(1)血象
貧血輕時，紅細胞仍屬正細胞性正色素性，在血片中可以看到細胞大小和形狀幾乎完全正常或僅有極輕度的不規則。貧血嚴重時，紅細胞呈典型特征性小細胞低色素性，紅細胞平均容積(mcv)<80fl(80μm3)，紅細胞平均血紅蛋白濃度(mchc)<30%，紅細胞平均血紅蛋白(mch)<26pg(μμg)。在血片中可見到紅細胞大小很不一致，以體積小者多見，中心淺染區擴大，最重者胞漿變成很狹窄的一圈環。網織紅細胞計數正常或減少，但亦有輕度增高至2%～3%。白細胞和血小板數一般正常。紅細胞滲透脆性大致正常。在貧血較重的病例中，脆性輕度減低。鉤蟲病患者，可有輕度嗜酸粒細胞增多。
用df32p或ashby測定法，顯示缺鐵性貧血時的紅細胞生存時間縮短至46～85天(正常120天)。
(2)骨髓
紅細胞系增生活躍，但骨髓增生程度與貧血程度缺乏明顯的平行關系。在缺鐵和貧血較重的病例中，幼紅細胞因胞漿減少而頭遲遲不能血紅蛋白化，體積減小，邊緣不規則，核染色質致密，早幼紅和中幼紅細胞比例增多，而晚幼紅細胞減少。巨核細胞多無明顯變化。
用普魯士藍染色檢查骨髓，可反映體內鐵貯存情況，這就是骨髓鐵染色。檢查鐵粒幼細胞和細胞外鐵顆粒是診斷缺鐵較為敏感和可靠的方法。因為缺鐵的最早變化是骨髓鐵消失，但在缺鐵較輕、未經治療的早期病例中，這種鐵小粒不一定完全消失。缺鐵性貧血時，骨髓內含鐵血黃素為陰性，極少找到鐵粒幼細胞(正常人20%～90%左右的幼紅細胞中，可見到1～5個鐵小粒)。
(3)鐵代謝檢查
①血清鐵、總鐵結合力和鐵蛋白
未經治療的缺鐵性貧血者血清鐵濃度常明顯降低，低于8.95μmol/l(50μg/dl)；總鐵結合力增高，可高達71.6～89.5μmol/l(400～500μg/dl)；鐵飽和度降低，常明顯降低至<15%。血清鐵蛋白可以查出最早期的缺鐵，貯存鐵下降是血清鐵蛋白降低的唯一原因，國內外以小于12～20ng/ml作為貯鐵耗盡或明顯降低的指標。
在缺鐵性貧血階段，以上各項指標的陽性率為：血清鐵蛋白95.5%～96.2%，紅細胞內游離原卟啉(fep)76.9%，鐵蛋白飽和度50%～76.9%，血清鐵34.6%～60%，小細胞低色素40%。最好選擇兩項以上指標組合，這樣可提高檢出率。如血清鐵蛋白與紅細胞內游離原卟啉(fep)兩項指標組合，其檢出率可高達100%，漏診率為0。
②紅細胞內游離原卟啉(fep)
由于鐵的缺乏，血紅素的合成減少，缺鐵性貧血的紅細胞中游離原卟啉的濃度增高，大于0.9μmol/l(50ng/dl)。
③鐵動力學
缺鐵性貧血患者的血漿59fe半清除時間加速；血漿鐵轉換率大多正常，也可加速；合成血紅蛋白的鐵利用率正常或輕度增加。根據這些結果，結合血漿鐵的濃度降低，表明在缺鐵性貧血時，也有部分紅細胞無效生成。
④鐵耐量試驗
缺鐵性貧血患者口服小劑量鐵后，血清鐵濃度迅速上升，可達53.7～71.6μmol/l(300～400μg/100ml)，持續2～3小時。在非缺鐵性貧血或正常人中，血清鐵的上升較慢，濃度較低，下降較快或呈平坦的曲線。近年用放射性鐵59fe作試驗，測定血清的放射計數，方法更加簡便。
(4)胃液分析
常見有胃酸分泌減少或缺乏，即使用組織胺法也有1/4～1/2的患者無反應。貧血可致胃粘膜病變，而發生胃酸缺乏，也可能先有慢性胃炎，引起胃酸缺乏，然后導致缺鐵性貧血。（責任編輯：小雨）
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