白細胞計數是最主要的實驗診斷依據。白細胞計數受多種因素影響可有較大的波動，所以往往需要多次重復檢驗始可診斷。粒細胞漿內可有毒性顆粒和空泡，常提示存在細菌性感染。單核細胞比例常代償性增多。如桿狀核的比例增加（>20%）提示骨髓有足夠的粒細胞生成能力。骨髓象隨原發病而異。粒細胞缺乏癥骨髓內各階段的中性粒細胞極度減少，甚至完全消失。粒細胞有明顯的毒性改變或成熟受阻。淋巴細胞、單核細胞、漿細胞和組織細胞可增多，幼紅細胞和巨核細胞大致正常。病情好轉時外周血中晚幼粒細胞及較成熟粒細胞相繼出現，個別可呈類白血病血象。
診斷的第二步是尋找白細胞減少的病因。要注意追問有無可能引起本病的藥物或化學物接觸史；有無引起粒細胞減少的基礎疾病，例如慢性炎癥、自身免疫性疾病；有無反復感染史等。下列特殊檢查可輔助了解粒細胞減少癥的病因和發病機理。
（一）骨髓粒細胞貯備功能測定 用致熱原如初膽烷醇酮、脂多糖及強的松（
或氫化考的松），通過中間產物——“中性粒細胞釋放因子”的作用，促使骨髓粒細胞釋放，了解粒細胞的釋放功能。
如用強的松40mg口服五小時后白細胞計數較服藥前增加2×109/L以上或用氫化考的松200mg靜脈注射3～4小時后白細胞計數較用藥前增加4×109～5×109/L以上者均為正常。
（二）腎上腺素試驗 皮下注射0.2mg后20分鐘測白細胞數，如升高2000/mm3或較原水平高1倍以上，提示血管壁上有粒細胞過多聚集在邊池。如無脾腫大，則可考慮為假性粒細胞減少癥。
（三）白細胞凝集素 在個別免疫性粒細胞減少癥患者血清中可出現白細胞凝集素，有輔助診斷意義。但多次輸血者或經產婦亦可陽性。
（四）溶菌酶測定血清和骨髓中的溶菌酶可了解粒細胞的生成情況.