전형적인 철결핍빈혈은 혈청 페리틴과 혈청 철이 감소하면서 총철결합능과 트랜스페 린은 증가한다. 철결핍빈혈을 진단하는데 가장 중요하고 믿을 만한 검사는 혈청 페리틴이며, 감소된 경우 철결핍을 진단하는데 무리가 없다. 하지만 혈청 페리틴이 정상인 경우 철결핍빈혈의 진단이 어려워지는데, 페리틴은 감염이나 염증으로 인해 상승하는 급성기 반응물질(acute phase reactant)이기 때문에 철결핍이 있더라도혈청 페리틴이 정상이거나 상승할 수 있기 때문이다. 따라서 감염, 염증, 간질환, 심부전, 악성 질환이 있는 경우나 적혈구 생성인자(erythropoietin)를 투여 중인 만성 신부전 환자와 같은 기능적 철결핍(functional iron deficiency)이 있는 경우는 혈청 페리틴이 정상이더라도 철결핍이 없다고 단정할 수 없어 다른 검사 결과나 임상적 특징을 살펴보고 종합적으로 판단할 수밖에 없다. 철결핍과 만성 질환 빈혈(anemia of chronic disease or inflammation)과 같은 다른 빈혈이 동반되었을 경우 철결핍 진단이 어렵다. 철결핍의 진단을 위한 첫 번째 방법으로는 골수 검사를 통하여 철 염색(iron stain)을 하여 저장철의 부족을 확인하면 진단할 수 있다. 확실하고 정확한 방법이지만 실제로 적용하는 경우는 많지 않다. 두 번째 방법으로는 보편화된 검사는 아니지만 혈청 트랜스페린 수용체(serum transferrin receptor)를 측정하여 만성 질환 빈혈과 감별을 할수 있다. 혈청 트랜스페린 수용체는 적혈구생성능erythropoiesis)을 간접적으로 시사하는 검사로 철결핍의 경우 증가하며 만성 질환 빈혈에서는 감소한다. 혈청 트랜스페린 수용체와 페리틴 결과를 이용하여 트랜스페린 수용체-로그 페리틴 지수(serum transferrin receptor-log ferritin index)를 계산하면 만성 질환 빈혈이 있더라도 철결핍빈혈이 동반되어 있다고 판단할 수 있다[3]. 세 번째는 트랜스페린 포화도(transferrin saturation)와 페리틴을 이용한 방법이다. 만성 신질환 환자의 경우 트랜스페린 포화도가 낮으면서(< 30%) 혈청 페리틴이 100 ng/mL 미만, 심부전 환자의 경우 낮은 트랜스페린 포화도와 혈청 페리틴이 300 ng/mL 미만인 경우 철결핍빈혈이 동반되었다고 추정할 수 있다고 하였다[3-5]. 이 세 가지 방법은 시행하기 어렵거나 정확도가 높지 않기 때문에 현실적으로는 철결핍의 감별이 매우 어려우며 임상적인 판단이 오히려 중요하다