Bei Verdacht auf MDS müssen zunächst andere Ursachen von Zytopenien ausgeschlossen werden. Zur definitiven Diagnose ist anschließend die Durchführung einer Knochenmarkspunktion erforderlich, da Dysplasien im peripheren Blut nicht ausreichend für die Diagnose beurteilt werden können und zusätzlich die Beurteilung des Knochenmarks (auch mittels spezieller genetischer Untersuchungen) Aussagen über den Subtyp der Erkrankung, die Prognose und teilweise auch über mögliches Therapieansprechen ermöglicht. Ergänzend werden spezielle Laboruntersuchungen aus dem peripheren Blut durchgeführt. Seit 2016 benutzt man zur Bestimmung des MDS-Typs eine Klassifikation der Weltgesundheitsorganisation (WHO).
Nach Bestimmung des Subtyps der Erkrankung und Erstellung eines Risikoprofil mittels sogenannter Prognosescores (wie zum Beispiel des IPSS – International Prognostic Scoring System – und seiner Weiterentwicklung IPSS-R) kann der natürliche Verlauf der Erkrankung abgeschätzt werden (Zugehörigkeit zu Niedrig oder Hochrisiko MDS). Daneben geben prädiktive Faktoren Aufschluss über ein Ansprechen auf spezifische Therapien. Vor einer Therapieentscheidung müssen aber alle Ressourcen des Patienten in Betracht gezogen werden, bestimmte Behandlungsoptionen kommen nicht für jeden Patienten in Frage, insbesondere Begleiterkrankungen sind zu berücksichtigen.