再生障碍性贫血最重要的诊断依据，是血象中三系全血细胞减少、网织红细胞明显降低、多部位骨髓增生极度低下。病人表现全血细胞减少，包括红细胞、白细胞、血小板减少，网织红细胞代表骨髓增生活动度的重要指标，网织红细胞低是骨髓检查中确定再生障碍性贫血的重要指标。骨髓多部位增生极度低下，有效的造血细胞，如中晚幼粒细胞、中晚幼红细胞 、巨核细胞都较少，尤其巨核细胞的缺如是再生障碍性贫血的重要指标。

若是有条件可做胸骨的骨髓穿刺术和活检来诊断支持，即使增生比较活跃，但如果巨核细胞减少，也是有助于再生障碍贫血最终的诊断。骨髓增生低下的病如白血病或者MDS(骨质增生异常综合征)，需要做相应的基因学检测，进一步地排除恶性疾病的可能性。