医生靠许多实验室检查结果来诊断及监测病情，有些试验是检查血液本身的成分及功能的，另外一些试验则检查血液中的某些物质以了解其他器官的功能。
最常做的检查是全血细胞计数，它是血液细胞成分的最基本的检查。全自动仪器可在一分钟内完成全血细胞计数，而且只需要一小滴血标本。除检测血细胞和血小板的数量、各种不同类型白细胞的百分比、血红蛋白含量外，全血细胞计数也能评估红细胞的大小及形态。异常红细胞可以分叶或呈泪滴、新月、针状，了解红细胞的特殊形态及大小能帮助诊断。比如，镰形细胞贫血的红细胞呈镰刀形，小红细胞可能是早期缺铁的信号，大卵圆形红细胞提示叶酸或维生素B12缺乏(恶性贫血)。
还有另外一些检查提供关于血细胞的其他信息：网织红细胞计数表示单位体积血中新生红细胞的数目，正常情况下网织细胞占全部红细胞的1％，当机体需要更多的红细胞如贫血时，骨髓通常会产生更多的网织细胞，因此，网织细胞计数能反映骨髓的功能。测定红细胞的脆性及膜的特性能进一步帮助医生查找贫血的原因。
白细胞可以作为一群来计数(白细胞计数)，如需要更详细的资料，可以做特殊计数(白细胞分类计数，见第156节)，血小板也可以计数。
血浆最常做的检查是电解质，电解质包括钠、氯、钾、碳酸氢盐以及不常检测的钙、镁、磷酸盐等。从血浆中还能检测蛋白质(通常是白蛋白)、糖(葡萄糖)及肾脏滤出的有毒废物(肌酐及尿素氮)。
还有许多血液检查监测其他器官的功能，由于机体执行功能的许多重要物质都由血液输送，血液检查可以了解机体的变化。另外，检查血液比较容易，如测定血液中的甲状腺素就能了解甲状腺功能，而不需要直接从甲状腺取标本。同样，检测血中肝脏酶及蛋白了解肝功能也比取肝脏标本容易得多。
全血细胞计数
| 检测项目 | 检测内容 | 正常值 |
| 血红蛋白 | 红细胞中携带氧气的蛋白质 | 男性：14～16g/dl女性：12.5～15g/dl |
| 红细胞压积 | 全血中红细胞所占的百分比 | 男性：42%～50%女性：38%～47% |
| 平均红细胞体积 | 红细胞的体积 | 86～89μm3 |
| 白细胞计数 | 单位体积血液中白细胞的数量 | 4500～10500μl |
| 白细胞分类计数 | 各种白细胞的比例 | 分叶核细胞：34%～75%带状核细胞：0～8%淋巴细胞：12%～50%单核细胞：15%嗜酸细胞：0～5%嗜碱细胞：0～3% |
| 血小板计数 | 单位体积血液中血小板的数量 | 14万～45万/μl |