Il s'agit d'une maladie héréditaire, et les deux sexes sont également affectés. La transmission est de type autosomale dominante par atteinte d'un gène réglant la synthèse d'une protéine de la membrane des globules rouges.(ankyrine) Si le gène de la spectrine est mutée, la maladie est autosomique récessive. La mutation d'un allèle ne suffit pas à provoquer l'apparition des symptômes associés à la maladie.
Le nombre de globules rouges est à peine réduit, sauf en période de poussée. Le taux d'hémoglobine indique que l'anémie est normochrome ou légèrement hyperchrome. Le volume globulaire moyen est soit normal, soit légèrement diminué (77 - 87 microns³). Si la réticulocytose est très élevée, ce volume peut même être accru. La concentration moyenne en hémoglobine globulaire est d'habitude un peu supérieure à la normale (37% au lieu de 34%).
La microsphérocytose frappe immédiatement : beaucoup de globules rouges (mais non tous) ont un diamètre globulaire très petit (6,0 - 7,2 microns au lieu de 7,5) et sont intensément colorés, sans présenter l'éclaircissement central habituel (à cause de la perte de la forme biconcave). Comme les réticulocytes et les hématies les plus jeunes ne présentent pas cette anomalie, la distribution des diamètres globulaires montre de l'anisocytose définie par une grande variation de taille.
La réticulocytose intense (20 - 30 %) est le second trait caractéristique du frottis. Quelquefois on aperçoit l'un ou l'autre érythroblaste. Il n'y a pas de poïkilocytose sauf dans les formes sévères.
La résistance osmotique est extrêmement abaissée. La courbe d'hémolyse se déroule pour une concentration en sodium comprise entre 0,50 et 0,70 % de (normalement entre 0,40 et 0,45 % de NaCl). C'est là le trait le plus caractéristique de l'affection et il a une grande valeur diagnostique mais sa sensibilité n'est pas optimale, surtout dans les formes asymptomatiques. L'autohémolyse à 37°C est accrue.
La réaction de Coombs directe (RCD), appelée également test direct à l'antiglobuline (TDA), à la recherche d'auto-anticorps, est négative.
Les globules blancs (ou leucocytes) sont en nombre normal ou légèrement augmenté. Pendant les crises d'hyperhémolyse il existe souvent une certaine leucopénie (baisse du nombre de globules blancs), qui fait place à de l'hyperleucocytose neutrophile pendant les phases de régénération.
Elle est fortement érythroblastique comme dans toutes les anémies hémolytiques. Cet examen est inutile pour le diagnostic de la maladie.
L'hyperbilirubinémie et l'urobilinurie sont celles de tout ictère hémolytique. L'haptoglobine sérique est d'habitude absente ou très abaissée. L'hyperhémolyse n'est généralement pas assez aiguë pour donner lieu à une hémoglobinurie.