1.外周血 血红蛋白为50～100g/L，危象时进一步降低。网织红细胞计数常在10%以上。红细胞大小不均，多染性、嗜碱性点彩细胞增多，可见有核红细胞、靶形红细胞、异形红细胞、Howell-Jolly小体。镰状红细胞并不多见，若发现则有助于诊断。通常采用“镰变试验”检查有无镰状细胞。红细胞渗透脆性显著降低。白细胞和血小板计数一般正常。
2.骨髓象 示红系显著增生，但在再生障碍危象时增生低下，在巨幼细胞危象时有巨幼细胞变。
3.血清胆红素 轻～中度增高，溶血危象时显著增高。本病的溶血虽以血管外溶血为主，但也存在着血管内溶血。
4.血浆结合珠蛋白 降低，血浆游离血红蛋白可能增高。
5.红细胞半衰期测定 显示红细胞生存时间明显缩短至5～15天[正常为(28±5)天]。
6.血红蛋白电泳 显示HbS占80%以上，HbF增多至2%～15%，HbA2正常，而HbA缺如。
根据病情、临床表现、症状、体征选择做心电图、X线、CT、MRI、B超、生化等检查。