Les médecins diagnostiquent la cause de l'anémie, ou du faible taux d'hémoglobine, par plusieurs méthodes : l'examen des antécédents médicaux, un examen physique et l'utilisation des résultats des tests, selon le National Heart, Lung and Blood Institute. L'anémie ne provoque souvent aucun symptôme majeur, la condition est donc diagnostiquée lors de bilans ou de tests pour d'autres conditions ou maladies.
Les médecins examinent les antécédents médicaux du patient et de la famille lors de l'examen de l'anémie, afin de confirmer les symptômes. Selon le NHLBI, ils prennent également en compte toutes les maladies récentes qui ont pu conduire à la maladie et tout antécédent familial susceptible d'y rendre le patient. Un examen physique permet au médecin de rechercher les causes possibles grâce à des examens des fonctions cardiaques et pulmonaires, et de mener une enquête sur toutes les sources possibles de perte de sang. Les tests sanguins permettent un diagnostic plus précis du type d'anémie dont souffre un patient, et les tests révèlent la gravité de la maladie.
Le test principal pour diagnostiquer l'anémie est une formule sanguine complète, rapporte le NHLBI. Ce test vérifie les niveaux d'hémoglobine, une protéine riche en fer dans le sang responsable du transport de l'oxygène. Le test mesure également l'espace occupé par les globules rouges dans le sang. Un faible nombre des deux est un signe d'anémie.