• Verminderung der Blutzellen aller Systeme (Panzytopenie), zumindest aber zweier Systeme (meist Anämie und Thrombozytopenie)
• Erhöhung der Fettwerte im Blutserum (Hypertriglyceridämie) 
• Verminderung des Blutgerinnungsfaktors (Hypofibrinogenämie) 
  Erhöhung der Leberwerte

Für die Diagnosestellung ist eine Untersuchung des Knochenmarkes durch Punktion, in manchen Fällen eine Leber-, Milz- und/oder Lymphknotenbiopsie erforderlich. Doch selbst dann ist die HLH nicht immer pathologisch nachweisbar, so dass oft nur der klinische Verlauf die Diagnose erhärtet.

Sehr häufig liegt ein Befall des zentralen Nervensystems (ZNS) vor, so daß Untersuchungen des Gehirnwassers (Liquors) mittels Entnahme aus dem Wirbelkanal erforderlich sind. Eine wichtige Untersuchung ist die Funktion der natürlichen Killerzellen, die bei den Patienten vermindert ist bzw. im Laufe der Erkrankung dies wird.