থ্যালাসেমিয়া রোগ নির্ণয়ের জন্য বেশ কিছু ল্যাবরেটরি পরীক্ষার প্রয়োজন হয়। শুধুমাত্র শারীরিক লক্ষণ দেখে এটি নিশ্চিতভাবে বলা সম্ভব নয়, কারণ সাধারণ আয়রনের অভাবজনিত রক্তশূন্যতার লক্ষণের সাথে এর মিল রয়েছে।
প্রথমত, চিকিৎসক একটি CBC (Complete Blood Count) পরীক্ষা করার পরামর্শ দেন। এই পরীক্ষায় যদি দেখা যায় যে হিমোগ্লোবিনের মাত্রা কম এবং লোহিত রক্তকণিকার আকার স্বাভাবিকের চেয়ে ছোট (Microcytic) ও ফ্যাকাশে (Hypochromic), তখন থ্যালাসেমিয়ার সন্দেহ করা হয়। বিশেষ করে MCV এবং MCH এর মান খুব কম থাকলে চিকিৎসকরা নিশ্চিত হওয়ার জন্য পরবর্তী ধাপে যান।
সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পরীক্ষা হলো Hemoglobin Electrophoresis (হিমোগ্লোবিন ইলেকট্রোফোরেসিস)। এই পরীক্ষার মাধ্যমে রক্তের বিভিন্ন ধরণের হিমোগ্লোবিন (যেমন HbA, HbA2, HbF) এর অনুপাত মাপা হয়। যদি রক্তে HbA2 এর মাত্রা ৩.৫% এর বেশি থাকে, তবে সাধারণত তাকে বিটা থ্যালাসেমিয়া মাইনর বা বাহক হিসেবে চিহ্নিত করা হয়। বর্তমানে HPLC (High-Performance Liquid Chromatography) পদ্ধতিটি বেশি জনপ্রিয় ও নির্ভুল হিসেবে ব্যবহৃত হচ্ছে।
এছাড়া গর্ভস্থ শিশুর থ্যালাসেমিয়া আছে কি না তা জানার জন্য Prenatal Testing করা যায়। গর্ভধারণের ১০ থেকে ১২ সপ্তাহের মধ্যে 'কোরিওনিক ভিলাস স্যাম্পলিং' (CVS) বা ১৬ থেকে ১৮ সপ্তাহের মধ্যে 'অ্যামনিওসেন্টেসিস' পরীক্ষার মাধ্যমে শিশুর ডিএনএ বিশ্লেষণ করা হয়। এটি পরিবারে আগে থেকে থ্যালাসেমিয়া রোগী থাকলে অত্যন্ত জরুরি। শেষ পর্যায়ে জিনগত মিউটেশন নিশ্চিত করার জন্য ডিএনএ অ্যানালাইসিস বা মলিকুলার জেনেটিক টেস্টিং করা হতে পারে।