白细胞及中性粒细胞计数是最主要的实验诊断依据。粒细胞浆内可有毒性颗粒和空泡，常提示存在细菌性感染。单核细胞比例常代偿性增多，如杆状核的比例增加(>20％)提示骨髓有足够的粒细胞生成能力。骨髓象随原发病而异。粒细胞缺乏症骨髓内各阶段的中性粒细胞极度减少，甚至完全消失。粒细胞有明显的毒性改变或成熟受阻。淋巴细胞、单核细胞、浆细胞和组织细胞可增多，幼红细胞和巨核细胞大致正常。病情好转时外周血中晚幼粒细胞及较成熟粒细胞相继出现，个别可呈类白血病血象。明确存在粒细胞减少症后，应进一步进行病因诊断：
1、病史：了解有无服用可能引起本病的药物、化学物以及放射线接触史；了解有无引起粒细胞减少的基础疾病，例如慢性炎症、自身免疫性疾病；了解发病年龄及家族史；有无反复感染史等。
2、骨髓象检查：了解粒细胞增殖及成熟情况，还可了解有无血液系统基础疾病及肿瘤细胞转移等。
3、骨髓粒细胞储存池功能测定：用致热原如初胆烷醇酮、脂多糖及强的松(或氢化考的松)，通过中间产物—“中性粒细胞释放因子”的作用，促使骨髓粒细胞释放，了解粒细胞的释放功能。如用强的松40mg，口服五小时后，白细胞计数较服药前增加2×109/L以上，或用氢化考的松200mg，静脉注射3～4小时，后白细胞计数较用药前增加4×109～5×109/L以上者均为正常。
4、边缘池粒细胞测定：肾上腺素试验，即皮下注射0.2mg肾上腺素后20分钟测白细胞数，如升高2×109/L，或较原水平高1倍以上，如无脾肿大，提示靠边缘池粒细胞增多，考虑为假性粒细胞减少症。
5、粒细胞动力学及寿命测定：可用DF32P标记的粒细胞进行测定，是了解中性粒细胞转换的最可靠指标。