全血细胞计数，血清铁，铁结合力，血清铁蛋白，转铁蛋白饱和度，网织红细胞计数，红细胞分布宽度（RDW）和外周血涂片
在慢性失血或小细胞性贫血的患者中，尤其是异食癖患者，需怀疑是否有缺铁性贫血。在这些患者中，需行全血细胞计数，并检测血清铁、总铁结合力、血清铁蛋白及行网织红细胞计数（见表通常血清铁值，铁结合能力，铁蛋白和转铁蛋白饱和度）。
血清铁和铁结合力（和转铁蛋白饱和度）通常需同时进行检测，因为明确它们的关系非常重要。测定的方法有许多种；它们的正常值范围与所用的方法相关，且各实验室不同。在铁缺乏和许多慢性疾病中，血清铁浓度是降低的，而在溶血性疾病和铁过载综合征时是升高的。在缺铁时，铁结合力是升高的，而在转铁蛋白饱和度则是降低的。
血清铁蛋白水平与机体总铁储备密切相关。正常范围为 30 至 300 ng/mL（67.4 至 674.1 pmol/L）。在缺铁时，低水平的血清铁蛋白（<30ng/mL [67.4 pmol/L]）具有特异性。然而，铁蛋白是急性期反应蛋白，在炎性、感染性疾病（如肝炎）及肿瘤性疾病中（特别是急性白血病、霍奇金病及消化道肿瘤）均可检测到血清铁蛋白的升高。在这些情况下，高达100 ng/mL的血清铁蛋白仍可同时存在铁缺乏。
在缺铁时，网织红细胞计数 会降低。外周血涂片上通常可见低色素性红细胞，伴显著异形大小不均，且其可反映在升高的红细胞分布宽度（RDW）中。
尽管很少需要进行骨髓检查，但骨髓铁储备不足是诊断缺铁性红细胞生成最灵敏和特异的指标。
表格血清铁，铁结合能力，铁蛋白和转铁蛋白饱和度的典型正常值表格 血清铁，铁结合能力，铁蛋白和转铁蛋白饱和度的典型正常值
血清铁，铁结合能力，铁蛋白和转铁蛋白饱和度的典型正常值物质
参考值
铁
男性
75~150mg/dL（13~27 micromol/L）
女性
60–140mcg/dL（11–25micromol/L）
总铁结合力
250–450mcg/dL（45–81micromol/L）
铁蛋白
30–300 ng/mL (67.4 to 674.1 pmol/L)
转铁蛋白饱和度
20–50%
临床计算器转铁蛋白饱和度缺铁分期实验室检查可有助于对缺铁性贫血进行分期。
1期 以骨髓储存铁减少为特点，而血红蛋白（Hb）和血清铁仍正常，但血清铁蛋白水平下降到<30ng/mL (< 67.4 pmol/L)。铁吸收的代偿性增加导致总铁结合力（转铁蛋白水平）升高。
在2期, ，红细胞生成受损。虽然转铁蛋白水平升高，但血清铁水平降低，转铁蛋白饱和度也降低。当血清铁< 50mcg/dL（<9micromol/L）、转铁蛋白饱和度<15%时，红细胞生成受到影响。 血清转铁蛋白受体水平升高（>8.5mg/L）。
此时贫血通常表现为红细胞形态正常，但红细胞指标开始出现异常。
在第3阶段，随着贫血逐渐加重，会出现小细胞低色素性贫血。
缺铁性贫血的诊断应进一步明确其病因，通常为出血。 明显失血（如，妇女月经过多）的患者可能不需要进一步的检查。不伴有明显失血的男性及绝经后女性需进行胃肠道检查，因为贫血可能是提示潜在胃肠道肿瘤的唯一指标。慢性鼻出血或消化性溃疡出血很少被患者忽视，但需要对胃肠道检查结果正常的患者进行评估。
其他小细胞性贫血的鉴别缺铁性贫血必须和其他小细胞性贫血相鉴别（见表红细胞减少引起的小细胞性贫血的鉴别诊断）。 如果小细胞性贫血的患者其检查结果不支持缺铁性贫血的诊断，则需要考虑慢性病性贫血及血红蛋白结构异常（如血红蛋白病）。临床表现、Hb检查（如Hb电泳和HbA2）及基因检测（如，alpha型地中海性贫血）均有助于鉴别诊断。
表格红细胞生成减少性小细胞性贫血的鉴别诊断表格 红细胞生成减少性小细胞性贫血的鉴别诊断
红细胞生成减少性小细胞性贫血的鉴别诊断诊断标准
铁缺乏
铁转运障碍
铁利用障碍
慢性疾病/炎症
外周血涂片
小细胞性（M）
M
M
M，可能为正常红细胞性
常为正常细胞性
嗜多色细胞
缺失
缺失
存在
缺失
点彩红细胞
缺失
缺失
存在
缺失
红细胞
红细胞分布宽度（RDW）
↑
↑
↑
正常或略微↑
血清铁
血清铁
↓
↓
↑
正常或↓
铁结合力
↑
↓
正常
正常或↓
%转铁蛋白饱和度
< 10（轻度贫血时<15%）
0
> 50
Normal or decreased (0–50)
血清铁蛋白
正常，30～300ng/mL (67.4–674.1 pmol/L)
< 30 ng/mL (< 67.4 pmol/L)（如果伴有炎症性贫血则< 100 ng/mL [< 224.7 pmol/L]）
通常是正常的
> 400 ng/mL (> 898.8 pmol/L)
> 100 ng/mL (> 224.7 pmol/L)
骨髓
红细胞：粒细胞比例（正常，1：3~1：5）
1:1–1:2
1:1–1:2
1:1–5:1
1:1–1:2
骨髓铁
缺失
存在
↑
存在
环形铁粒幼细胞
缺失
缺失
存在
缺失
RBC = 红细胞； ↑= 增加; ↓= 减少了。
RBC = 红细胞； ↑= 增加; ↓= 减少了。