骨髓增生异常综合征的骨髓表现具有一定特征性。骨髓中原始细胞比例可能有变化，一般来说，多数患者骨髓有核细胞增生明显活跃，部分病例增生减低。
骨髓细胞形态学表现
红细胞系异常： 可见红细胞大小不等，有巨幼样变，核畸形等。例如部分患者的幼红细胞会出现巨幼样改变，表现为细胞核大而胞质发育相对落后，呈现“核老质幼”的现象。粒细胞系异常： 粒细胞可见核分叶过多、Pelger - Huet畸形等。有的患者中性粒细胞核分叶过多，正常分叶为3 - 5叶，而这里可能出现6叶以上的情况；Pelger - Huet畸形则表现为细胞核呈杆状、分2叶或不分叶，类似眼镜状。
骨髓活检表现
造血组织分布异常： 可见幼稚前体细胞异常定位（ALIP），即原始细胞和早幼粒细胞呈簇状分布在小梁间区或骨内膜下。一般情况下，正常骨髓中原始细胞等不会出现这样的异常簇状分布。纤维组织增生情况： 部分患者可能会有不同程度的骨髓纤维组织增生。轻度增生时可能只是少量纤维组织增多，重度增生时则纤维组织明显增多，影响骨髓正常的造血结构和功能。
巨核细胞系表现
巨核细胞数量和形态异常： 巨核细胞数量可增多或减少。形态上可见小巨核细胞，其体积小，形态不规则，胞质少，颗粒缺乏等。例如有的患者巨核细胞体积明显小于正常巨核细胞，胞质中的颗粒数量也明显减少，形态上与正常成熟巨核细胞差异较大。