Esame di laboratorio indispensabile per una corretta valutazione del sangue, allorché si sospettano particolari malattie a suo carico (malattie ematologiche). L'esame morfologico del sangue venoso periferico consente di osservare al microscopio la forma delle particelle presenti nel sangue allo scopo di evidenziare eventuali anomalie di globuli rossi, bianchi e piastrine, eventuali variazioni della formula leucocitaria con la presenza o meno di cellule immature. Tra le anomalie dei globuli rossi (che normalmente hanno la forma delle "orecchiette") sono particolarmente diffuse l'anisocitosi (variazione delle dimensioni dei globuli rossi), la poichilocitosi (variazione del contorno del globulo rosso caratteristica di alcune forme di anemia), la macrocitosi (aumento del volume del globulo rosso che si verifica in condizioni di carenze vitaminiche e nell'anemia aplastica), la microcitosi (diminuzione del volume cellulare come si ha nel caso dell'anemia da carenza di ferro e nelle talassemie), l'ipocromasia (colorazione più pallida dei globuli rossi tipica delle anemie da carenza di ferro), l'ipercromasia (colorazione più evidente dei globuli rossi dovuta ad un aumento del loro spessore e tipica delle anemie provocate da carenze vitaminiche). Per quanto riguarda le piastrine, oltre a numero, dimensioni (anisocitosi) e forma, si può constatare la presenza dei cosiddetti aggregati piastrinici, che, però, non sono indicativi di una particolare malattia, ma semplicemente una conseguenza del metodo con cui è stata condotta l'analisi del sangue. Le anomalie dei globuli bianchi possono riguardare il loro nucleo (com'è tipico di alcune anemie provocate da carenze vitaminiche) e/o la forma (è il caso di alcuni tipi di leucemia mieloide o di alcune infezioni) o consistere nella presenza di cellule immature (leucemia).