腫瘤血運豐富呈暗紅色或深紅色，較脆軟。骨髓穿刺找到大量異常漿細胞可確診。血清蛋白增高，A/G倒置，蛋白電泳異常，顯示β和r球蛋白升高。并可出現白血病血象。40%以上的病人尿中Bence-Jones蛋白陽性。另外有血鈣增高，尿蛋白電泳異常等。 鏡下可見瘤體主要由大量密集的瘤細胞組成，間質極少。瘤細胞多呈圓形或卵圓形，但具有不同程度的幼稚性。按分化程度的差異，可分為高分化型（小細胞型）及低分化型（大細胞型）兩種。前者分化較成熟，體積小，具有圓形而偏心性的核，染色質呈車輪狀，亦稱漿細胞型骨髓瘤；后者分化差，體積大，有時有雙核，核仁明顯，核分裂較多見，亦稱網狀細胞型骨髓瘤。
骨髓涂片呈現增生性骨髓象，漿細胞數目至少占有核細胞的8%。 骨髓瘤患者X線檢查：可表現為正常，約占10%。主要表現為廣泛骨質疏松和多發性骨質破壞。可見方法性骨質密度減低，骨小梁變細變稀，骨皮質變薄。局限性骨質破壞，可表現為卵圓形或不規則形骨質缺損，少數亦可呈皂泡樣膨脹或硬化性改變。腫瘤一般不侵入椎間盤，故椎間隙正常。因為該腫瘤可見于枕骨大孔處，所以凡神經學檢查提示受累節段較高者，應行MRI檢查。
骨髓象：骨髓瘤細胞占有核細胞的10%以上。因骨髓內病灶分布不均，故一次陰性不能排除本病。