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第一步是确定是否为溶血性贫血：通过实验室检查，可以发现红细胞破坏过多或血红蛋白代谢产物增多的表现；骨髓代偿性红系细胞增多的表现；红细胞损坏的表现；以及红细胞生存时间缩短。根据上述实验室检查的异常表现一般不难作出溶血性贫血的诊断。
第二步是病因诊断：在确定溶血性贫血之后，须进一步明确其病因所在。为了明确病因，必须重视病史、体检，作有特殊意义的诊断试验。
病史方面，着重询问①最近有无输血、服药、接触化学毒物、生物毒素等；②有无感染、免疫性疾病等与溶血有关的疾病；③有无与睡眠、受寒、运动或服药有关的深色尿发作；④本人及家族中有无贫血、黄疸、巨脾等病史。
体检方面，要全面细致，观察有无隐蔽的炎症、感染、免疫性疾病、心血管病等。同时，还要注意肝、脾、淋巴结有无肿大，有无黄疸、面容和骨骼异常、下肢慢性溃疡、紫癜等。
为了找到溶血的原因，专家根据患者的病史、体征、血片检查和抗人球蛋白试验（Coombs试验）的结果，将溶血性贫血分为六类。每一类均有相应的特殊的试验。
(1)有血红蛋白尿发作者：诊断可缩小至十多种较大量血管内溶血性疾病，包括血型不合或污染血的输血、药物或化学毒物诱发的溶血、蚕豆病、阵发性冷性血红蛋白尿、阵发性睡眠性血红蛋白尿、冷凝集素诱发的溶血、行军性血红蛋白尿、微血管病性溶血性贫血、心血管创伤性溶血性贫血、烧伤引起的溶血、魏氏梭状芽胞杆菌感染、恶性疟原虫引起的黑水热、蛇毒及蜘蛛毒所引起的溶血等。
(2)有明显输血后反应、服药、进食蚕豆、与化学毒物或生物毒素接触、感染、烧伤后发生溶血的病史者：病史提供的病因基本是明确的。如作相关特殊试验则更有助于诊断。如输血后溶血，可再做血型鉴定和配血试验等；如服药或进食蚕豆后出现急性溶血，可做有关葡萄糖六磷酸脱氢酶缺乏试验等。
(3)抗人球蛋白试验阳性：提示自体免疫溶血性贫血（或血型不合输血后同种免疫性溶血），可进一步作血清学检查以明确抗体的性质，和查明原发病的性质，如全身性红斑狼疮、恶性淋巴瘤、慢性淋巴细胞白血病等。
(4)抗人球蛋白试验阴性而血片中出现球形细胞：怀疑是遗传性球形细胞增多症，可作渗透脆性试验及自溶血试验。
(5)红细胞形态有特殊改变者：①出现靶形细胞，提示海洋性贫血、血红蛋白E病、血红蛋白 C病等。可进一步作血红蛋白电泳等有关试验。②出现椭圆形细胞，提示遗传性椭圆形细胞增多症或溶血性贫血。少数情况可见于缺铁性贫血。③出现口形细胞，提示遗传性或获得性口形细胞增多症或溶血性贫血。④出现盔形或其他碎裂细胞，提示人工心瓣膜置换术后、血管畸形、微血管病性溶血、肾血管疾病、播散性血管内凝血（DIC）、烧伤后溶血、癌广泛扩散等疾病。⑤出现镰形细胞，说明是镰形细胞贫血。如普通血片中数量很少，不易发现，可作镰变试验及血红蛋白电泳等检查。
(6)排除上述情况，还有先天性非球形细胞溶血性贫血、血红蛋白尿不发作的阵发性睡眠性血红蛋白尿、不稳定血红蛋白（溶血性贫血大多发生于服用氧化剂药物以后）等。可作高铁血红蛋白还原试验、抗坏血酸－氰化物试验、自溶血试验、荧光斑点试验、酸溶血试验、蔗糖溶血试验、热不稳定试验、异丙醇试验等。