Die Diagnose der aplastischen Anämie basiert auf dem Blutbild, der Knochenmark-zytologie und (obligat!) einer Knochenmarkhistologie. Da die Verminderung der Zelldichte bei Vorliegen von "hot spots" inhomogen sein kann, ist ein mindestens 15 mm langer Biopsiezylinder erforderlich.

Im peripheren Blut besteht eine Bi-/Trizytopenie. Das mittlere korpuskuläre Volumen ist erhöht, ansonsten besteht eine unauffällige Erythrozytenmorphologie. Die Leukopenie ist durch Granulozytopenie und Monozytopenie bedingt. Unreife myeloische Vorstufen oder kernhaltige rote Vorstufen oder Riesenthrombozyten im peripheren Blut sprechen gegen die Diagnose einer aplastischen Anämie.

Im Knochenmark liegt eine Aplasie oder Hypoplasie ohne Infiltration durch neoplastische Zellen vor. Die Verminderung der Zelldichte betrifft in der Regel alle Zellreihen, wobei in vielen Fällen die Verminderung der Megakaryozyten im Vorder-grund steht. Bei einem Teil der Patienten kann eine Vermehrung von Lymphozyten bestehen, so daß sich die Differentialdiagnose eines Non-Hodgkin-Lymphoms stellt. Die immunphänotypische Untersuchung zeigt in diesen Fällen bei aplastischer Anämie eine Vermehrung von T-Lymphozyten und NK-Zellen, wobei in einem Teil der Fälle besonders eine Vermehrung aktivierter CD8-positiver Lymphozyten mit Expression von HLA-Klasse-II-Antigenen und Expression der a-Kette des Interleukin-2-Rezeptors besteht.

Eine zytogenetische Untersuchung des Knochenmarks ist nicht obligat, wird jedoch in neueren Empfehlungen und Studienprotokollen zunehmend berücksichtig. Aufgrund von Berichten über hohe Inzidenz von myelodysplastischen Syndromen und akuten Leukämien nach Wachstumsfaktor-Behandlung der aplastischen Anämie, sollte zumindest bei Patienten, welche eine prolongierte Wachstums-faktor-Behandlung erhalten, ausgeschlossen werden, dass bereits vor Therapie eine klonale Population mit einer zytogenetischen Aberrationen vorliegt, die nach Wachstumsfaktor-Therapie gehäuft beobachtet wurden.