惡性組織細胞病的細胞形態學及病理學檢查涂片鏡下可見：
（1）惡性組織細胞胞質嗜堿性，有空泡，核大而不規則，中至高密度，偶有雙核，核膜較厚；
（2）細胞核呈有絲分裂現象，往往是多極的，憑借這點可以區分組織細胞是否為反應性增生；
（3）組織細胞吞噬紅細胞，但是單憑這點確認惡組是不正確的，因為許多非組織細胞也表現出吞噬紅細胞現象，有學者認為組織細胞吞噬紅細胞現象是組織細胞反應性改變，它們不是惡性組織細胞所特有的；
（4）惡性細胞在淋巴結內的浸潤是在竇內分布的。
一些病例纖維蛋白原，鐵蛋白，乳酸脫氫酶（LDH），腫瘤壞死因子（TNF）升高，溶菌酶，α-l抗糜蛋白酶，抗胰蛋白酶陽性也有助于診斷，但是這些結果均缺乏靈敏性和特異性。Ishii等報告血清TNF的高低與病情的輕重和預后有關，TNF超過50ng/L的病例病情常更嚴重，預后極差，故認為血清TNF的測定有助于病情的監測。凝血狀態和血清乳酸脫氫酶、鐵蛋白和白細胞介素1等的血清濃度與預后均無關。