当发生急性溶血时，患者尿液会呈浓茶色、棕色或者酱油色，这种尿称为血红蛋白尿。这是由于当发生急性溶血时，血浆中游离血红蛋白的含量明显增加，当游离血红蛋白含量超出结合珠蛋白的结合能力时，大量剩余的游离血红蛋白会经肾小球滤出，导致尿液颜色加深，这种尿就叫血红蛋白尿，是急性溶血性贫血比较特征性的临床表现。溶血和贫血除了会出现血红蛋白尿外，还会出现其他的实验室异常，比如会出现含铁血红素尿，会出现总胆红素，特别是游离胆红素的明显升高。​在外周血涂片中可以看到红细胞的碎片，看到有核红细胞，而网织红细胞计数会代偿性的增加。对于自身免疫性溶血性贫血患者可能还会出现Coombs试验，也叫直接抗人球试验的阳性。如果是冷抗体型的中性贫血，还会出现冷凝集试验的阳性。对于某些特殊的溶血性贫血，比如阵发性睡眠性血红蛋白尿患者，还会出现酸溶血试验或者流式细胞学检查，CD55、CD59的阳性，这些都是诊断溶血性贫血，并且探查溶血性贫血病因常用的诊疗手段。