血常規呈大細胞性貧血，MCV大于100fl，可伴有白細胞和血小板減少，網織紅細胞可正常或升高，中性粒細胞核分葉過多。骨髓檢查（骨穿）增生活躍或明顯活躍，伴明顯“巨幼變”，紅系細胞最明顯，“核老漿幼”。血清膽紅素輕度升高，乳酸脫氫酶增高，血清高半光氨酸顯著升高。B12缺乏引起的巨幼細胞貧血患者血清B12水平多低于100ng/L。但也有部分患者血清B12正常，部分正常人B12也可低于正常，所以不能單純以血清B12的高低診斷或排除巨幼細胞貧血。血或尿甲基丙二酸測定。臨床表現符合B12缺乏的患者，即使血清B12的正常也可進行試驗性B12治療。血清葉酸濃度受飲食葉酸攝入量的影響。血清葉酸濃度降低支持葉酸缺乏的診斷，但葉酸濃度正常并不能肯定除外葉酸缺乏，紅細胞葉酸含量測定可排除食物因素影響。