Xét nghiệm sắt huyết thanh là xét nghiệm đo hàm lượng sắt có trong huyết thanh của cơ thể người bệnh, cụ thể là lượng sắt (bao gồm sắt tự do, dạng dự trữ Feritin và dạng vận chuyển) kết hợp với transferrin tồn tại trong máu lưu thông và vận chuyển khắp cơ thể.

Do hàm lượng sắt hiện diện trong máu thay đổi liên tục trong 1 ngày, hoặc từ ngày này sang ngày khác nên xét nghiệm sắt huyết thanh thường được đo cùng các xét nghiệm sắt khác như xét nghiệm khả năng gắn sắt tối ưu (TIBC), xét nghiệm khả năng gắn sắt không bão hòa (UIBC), xét nghiệm transferrin, ferritin, tính toán độ bão hòa transferrin,… để xác định chính xác lượng sắt được lưu hành trong máu. Vì vậy xét nghiệm sắt huyết thanh chỉ định trong trường hợp nghi ngờ thiếu hụt sắt hay quá tải sắt.