L'esame del midollo osseo è una procedura diagnostica invasiva che comprende due tecniche complementari, spesso eseguite nella stessa seduta: l'aspirato midollare e la biopsia osteo-midollare. Il sito di prelievo più comune è la spina iliaca postero-superiore; nei neonati può essere utilizzata la tibia. La procedura si esegue in anestesia locale con lidocaina e il paziente è posizionato prono o su un fianco. L'aspirato midollare viene ottenuto con un ago da aspirazione inserito nella cavità midollare: il materiale aspirato viene strisciato su vetrini, colorato con May-Grünwald-Giemsa e osservato al microscopio per la conta differenziale delle cellule emopoietiche (mieloblasti, promielociti, eritroblasti, megacariociti, linfociti, plasmacellule), la valutazione della maturazione delle serie eritroide, granulocitica e megacariocitaria, la ricerca di cellule neoplastiche e la colorazione per il ferro (reazione di Perls). La biopsia osteo-midollare utilizza un trephine che preleva un cilindro di tessuto osseo-midollare di circa 2 cm: il campione viene fissato, decalcificato, incluso in paraffina e colorato per istologia. La biopsia valuta la cellularità globale rispetto al tessuto adiposo, l'architettura midollare, la fibrosi reticolinica e collagena e permette l'immunoistochimica per la tipizzazione delle neoplasie.