Для наследственных форм более характерен постоянный цианоз, при приобретенных формах он носит кратковременный характер. При приобретенной форме метгемоглобинемии и сульфгемоглобинемии в отличие от наследственных метгемоглобинемии обнаруживаются тельца Гейнца.
Метгемоглобинемии необходимо дифференцировать также с некоторыми заболеваниями сердца и органов дыхания, протекающими с цианозом, имеющими свойственные им характерные клинические черты.

Тестом, подтверждающим наличие НЬМ, является исследование спектров кислых форм гемолизата с предварительным переводом содержащегося в них НЬ в мет-форму. Электрофорез на агоровом геле при рН 7,1 позволяет обнаружить НЬМ (коричневая полоса) и отличить его от НЬА (алая полоса). Наибольшее диагностическое значение приобретает метод изоэлектрофокусирования, с помощью которого лучшее разделение М и А гемоглобинов достигается при добавлении к гемолизату феррицианида.