根据临床表现结合发病年龄、喂养史及血象特点一般可作出诊断。血红蛋白量比红细胞数降低明显及红细胞的形态改变对诊断意义较大。诊断本病一般不需做骨髓检查。如临床表现不典型时可试用铁剂治疗，如有治疗反应（一般于给药后一周左右网织红细胞即升高），则有助于诊断。必要时可做骨髓检查（包括铁粒幼红细胞和含铁血黄素普鲁氏蓝染色检查），以及血清铁含量，血清铁结合力等项检查。诊断明确后还应进一步找出发病原因（如查大便找钩虫卵），以便对因治疗。

某些少见的贫血如血红蛋白C病，地中海贫血，维生素B，缺乏所致的贫血，遗传性小细胞性贫血（由于色氨酸代谢异常所致）等也表现为小细胞低色素性贫血，可根据各病的特点加以鉴别。铁粒幼红细胞性贫血也呈低色素性，须与缺铁性贫血鉴别。前者血清铁正常或增高，骨髓中可见较多铁粒幼红细胞，其铁颗粒多而粗大，且绕核成环状，可资鉴别。