（一）确定巨幼细胞贫血主要依据血细胞形态学特点结合临床表现进行诊断。周围血象最突出表现为大卵圆形红细胞增多和中性粒细胞核分叶过多。MCV常大于100μM3，MCH常大于32pg。中性粒细胞核分叶过多具有特征性，当血中5叶以上的中性粒细胞超过3％，或找到6叶以上的中性粒细胞，或计算100个中性粒细胞的核叶平均数超过3.5，或5叶以上和4叶以下中性粒细胞的比率超过0.17，均具有诊断价值。重症病例常呈全血细胞减少，网织红细胞减少。骨髓呈增生象，巨幼红细胞系列占骨髓细胞总数的30％～50％，其中巨原红及巨早幼红细胞可达半数以上，需注意在维生素B12或叶酸治疗开始6～24小时后即可找不到典型巨幼红细胞。中性粒细胞分叶过多要早于巨幼红细胞出现，粒系巨型变在治疗后恢复要迟于巨幼红细胞。巨幼红细胞糖原染色阴性。
（二）确定维生素B12或叶酸缺乏可用下列检查：
1.确定维生素B12缺乏可用下列检查
（1）血清维生素B12测定：常用微生物法及放射免疫法，后者的敏感度和特异度均高于前者，且测定方便。正常值为200～900pg/ml，低于100pg/ml诊断为缺乏。
（2）尿甲基丙二酸测定：维生素B12缺乏使甲基丙二酰CoA转变为琥珀酰CoA受阻，使体内甲基丙二酸量增多并从尿中大量排出。正常人尿中仅排出微量（0～3.5Mg/24H）。
（3）维生素B12吸收试验（Schilling试验）：空腹口服57钻标记的维生素B120.5μg，2小时后肌注未标记的维生素B121Mg，收集24小时尿测定排出的放射性。正常人应超过7％，低于7％表示维生素B12吸收不良，恶性贫血常在4％以下。如吸收不良，间隔5天重复上述试验，且同时口服60mg内因子，如排泄转为正常，则证实为内因子缺乏，否则为肠道吸收不良。如给病人服用抗生素后吸收有改善，提示肠菌过度繁殖与宿主竞争维生素B12所致。
2.确定叶酸缺乏可用下列检查
（1）血清及红细胞叶酸测定：可用微生物法和放射免疫法测定。正常血清叶酸浓度为6～20ng／ml，叶酸缺乏者常低于4ng／ml；正常红细胞叶酸浓度为150～600ng／ml，低于100ng／ml表示缺乏。红细胞叶酸可反映体内贮存情况，血清叶酸易受叶酸摄入量的影响，因此前者诊断价值较大。
（2）尿亚胺甲酰谷氨酸（FIGlu）：排泄试验给患者口服组氨酸15～20g，收集24小时尿测定排出量。正常成人尿FIGlu排泄量为9mg/24H以下。叶酸缺乏时，组氨酸的中间代谢产物PIGlu转变为谷氨酸发生障碍，大量FIGlu在体内堆积随尿排出。
3.有助于区别叶酸或维生素B12缺乏的其他检查
（1）脱氧尿嘧啶核苷抑制试验：取骨髓细胞或经植物血凝素激活的淋巴细胞加脱氧尿嘧啶核苷孵育后再加入3H标记的胸腺嘧啶核苷，一定时间后测定掺入细胞核中DNA的3H量。正常骨髓细胞或激活淋巴细胞能利用脱氧尿嘧啶核苷合成DNA，3H标记的胸腺嘧啶核苷掺入量就少（小于正常对照的12％）。当叶酸或（及）维生素B12缺乏时，脱氧尿嘧啶核苷利用障碍，3H-胸腺嘧啶核苷掺入量增多。如事先加入叶酸或维生素B12来纠正其抑制率的减弱，则有助于区别叶酸或维生素B12缺乏。
（2）诊断性治疗：试用生理剂量的叶酸（0.2mg/d）或维生素B12（1μg/d）治疗10天，观察用药后患者是否有临床症状改善，网织红细胞升高，巨幼红细胞形态迅速好转以及血红蛋白上升，从而达到诊断目的。由于应用生理剂量故有助于鉴别叶酸或维生素B12缺乏。
（三）营养性巨幼细胞贫血是一个逐渐发展过程，经历叶酸或维生素B12储备减少、代谢异常，最后才引起缺乏性贫血。了解其发展顺序有助于正确理解各项实验室检查的结果。如叶酸缺乏在第2～3周：血清叶酸水平降低；第6～8周：中性粒细胞呈现分叶过多；第13～14周FIGlU排泄试验阳性；第17周：红细胞叶酸水平降低；第18周：红细胞呈大卵圆形；第19周：骨髓细胞呈现巨型变；第20周：出现贫血。
（四）巨幼细胞贫血如合并缺铁性贫血，其红系的巨型改变可被掩盖而不典型，周围血液可见两种类型红细胞，有称为“二形性贫血”，但该时粒系的巨型改变则不易被掩盖，可资鉴别。巨幼细胞贫血时，血清铁、运铁蛋白饱和度、血清和红细胞碱性铁蛋白均增高，如降低则表示有缺铁。