Při stanovení diagnózy anémie je potřeba brát na zřetel, že její příčiny mohou mít mnoho faktorů a proto před začátkem samotné léčby je potřeba učinit několik kroků k odhalení té správné anamnézy. Sice povětšinou jde jen o nedostatek potřebných látek pro tvorbu červených krvinek, nikde však není napsáno, že chudokrevnost může být pouze symptomem jiné nemoci. Prvním krokem je tedy určení základní anamnézy, kdy je pacient tázán na mnoho otázek týkajících se rodinných příslušníků, stravovacích návyků, užívaných léků či prodělané nemoci. Jelikož chudokrevnost má i dědičné rysy, je její případný výskyt u některého z příbuzných podstatný. Na stravovaní je poměrně závislí přísun jednotlivých vitamínů, minerálů i železa, proto je poměrně podstatné mít představu v jaké míře je konzumováno maso a zelenina. Důležitou roli hraje i s tím spojená hmotnost, jestli došlo k jejímu úbytku a co bylo následkem. Svůj vliv mají i toxické látky přítomny v organizmu, mezi ně se řadí užívané léky, ale také třeba alkohol, vliv olova a dalších nebezpečných látek. Samozřejmostí je i soupis prodělaných infekcí a onemocnění, zvláště pokud se jednalo o rakovinu. U žen hraje výraznou roli při vzniku anémie délka a síla menstruace, neboť má velký vliv na úbytek železa.
Po určení anamnézy následuje klinické vyšetření, které většina pacientů zná z preventivních prohlídek. Při něm se lékař zaměřuje na příznaky anémie jako je bledost kůže či lžičkovité nehty. Zkontroluje sliznice, tedy ústa a oči, lymfatické uzliny a poslechne si srdce, jestli se neprojeví případná šelest. Pohmatem břicha překontroluje, zda nejsou zvětšená játra či slezina. U deficitu vitamínu B12 bývá indikátorem i předčasné šedivění vlasů.
Nedílnou součástí je vyšetření krevního obrazu. Počty trombocytů, leukocytů a retikulocytů jsou důležitými ukazateli původu anémie. Retikulocyty jsou ukazatelem schopnosti těla obnovy krve. Normální hodnota je v rozmezí 5–15 ‰. Pokud je zvýšena na 30 ukazuje to na hemolýzu a akutní ztrátu krve. Nižší hodnota nasvědčuje propuknutí aplastické anemie, kdy kostní dřeň neprodukuje dostatek krvinek a mohlo by se klidně jednat o karcinom. Při vyšetření krve se provádí i MCV, tedy zjištění velikosti erytrocytů. Lajcky se dá říci, že se zjišťuje střední objem červené krvinky a dle výsledku se dělí na tři skupiny makrocytární(nad 97femtolitrů), mikrocytární (pod 80fl) a normocytální (80 až 97 fl). Krom krevního obrazu se provádí tzv. nátěr obvodové krve, což je v podstatě kontrola vzorku pod mikroskopem, čímž se mohou odhalit případné abnormality tvaru či další atypické složky, jenž analyzátor neumí odhalit.
Vyšetřením krve lze stanovit, zda je anémie vyvolaná nedostatkem železa, vitamínu B12, kyseliny listové či je v krvi snížená koncentrace hemoglobinu a červených krvinek. Nyní je ještě potřeba stanovit důvod jejich deficitu. Může jít pouze o neadekvátní příjem ve stravě, ale také o poruchu vstřebávání či drobné krvácení (převážně zažívací trakt). Pro odhalení nedostatečného vstřebávání železa do organismu se využívá izotopová metoda, kdy je aplikované železo označeno radioaktivním izotopem. Takto ho lze v těle pacienta sledovat a odhalit případnou poruchu vstřebávání. Při podezření na aplastickou anémii následuje vyšetření kostní dřeně, která potvrdí diagnózu, či naopak ukáže, že nedostatek červených krvinek má za následek spíše autoimunitní reakce.