Les anomalies de la morphologie des globules rouges mais suggèrent souvent la présence et la cause de l'hémolyse (voir tableau Modifications morphologiques des globules rouges au cours des anémies hémolytiques). La présence de sphérocytes sur le frottis périphérique suggère une cause extra-vasculaire d'hémolyse telle qu'une anémie hémolytique auto-immune ou une sphérocytose héréditaire, alors que la présence de schistocytes ou d'autres globules rouges fragmentés suggère une cause intravasculaire telle qu'une anémie hémolytique microangiopathique (p. ex., purpura thrombotique thrombopénique, syndrome hémolytique-urémique ou hémolyse valvulaire). D'autres signes évocateurs sont une augmentation des taux de LDH sérique et de bilirubine indirecte, une diminution de l'haptoglobine et la présence d'urobilinogène urinaire.