再生障礙性貧血最重要的診斷依據，是血象中三系全血細胞減少、網織紅細胞明顯降低、多部位骨髓增生極度低下。病人表現全血細胞減少，包括紅細胞、白細胞、血小板減少，網織紅細胞代表骨髓增生活動度的重要指標，網織紅細胞低是骨髓檢查中確定再生障礙性貧血的重要指標。骨髓多部位增生極度低下，有效的造血細胞，如中晚幼粒細胞、中晚幼紅細胞 、巨核細胞都較少，尤其巨核細胞的缺如是再生障礙性貧血的重要指標。若是有條件可做胸骨的骨髓穿刺術和活檢來診斷支持，即使增生比較活躍，但如果巨核細胞減少，也是有助于再生障礙貧血最終的診斷。骨髓增生低下的病如白血病或者MDS(骨質增生異常綜合征)，需要做相應的基因學檢測，進一步地排除惡性疾病的可能性。