Se la piastrinopenia è diagnosticata solamente sulla base della conta laboratoristica, senza segni o sintomi di malattia, è necessario escludere la possibilità di una piastrinopenia "falsa" o pseudopiastrinopenia, derivante da un artefatto di laboratorio correlabile all'uso di EDTA come anticoagulante. Tale inconveniente si verifica nello 0,3% dei casi circa, e per escluderlo occorre ripetere la conta con metodiche diverse o basarsi sullo striscio di sangue periferico. In caso di piastrinopenia vera, occorre ricercarne la causa. L'anamnesi e l'esame obiettivo, come accennato in precedenza, sono fondamentali nella diagnosi differenziale. L'esposizione a farmaci, radiazioni, sostanze tossiche, la presenza di malattie sistemiche, l'anamnesi positiva per recenti infezioni, la rilevazione clinica di una splenomegalia o di un emangioma, sono alcuni dei fattori che possono dirigere la diagnosi. In particolare, la palpazione della milza non deve essere mai tralasciata in un paziente piastrinopenico; se necessario, si possono eseguire un'ecografia o una TC per approfondire la valutazione. L'esame emocromocitometrico può mettere in evidenza la coesistenza di un deficit delle altre linee midollari. In alcuni casi possono rendersi necessari altri test di laboratorio (anticorpi antipiastrine, anticorpi anti-fosfolipidi, funzionalità tiroidea, ecc.) mentre con le metodiche radioisotopiche può essere evidenziata la sede di distruzione delle piastrine. La biopsia midollare può mostrare un aumento del numero dei megacariociti (nelle piastrinopenie da aumentata distruzione) o una loro riduzione (nelle forme da diminuita produzione).