Púrpura trombocitopênica idiopática, envenenamentos exógenos e acidentes por animais peçonhentos como serpentes e larvas de mariposas devem ser considerados no diagnóstico diferencial de febre amarela, face à icterícia que costuma acompanhar esses quadros ainda mais quando acompanhada de febre e outros sintomas gerais.

Os métodos virológicos, como a reação em cadeia em polimerase com transcrição reversa (RT-PCR) são os mais precisos para a detecção do agente etiológico da febre amarela. Essa metodologia apresenta excelente sensibilidade, sobretudo quando não há viremia.

Nas formas graves, com quadro clínico clássico ou fulminante, todas as doenças febris infecciosas com icterícia e hemorragia devem ser consideradas no diagnóstico diferencial. Malária, hepatites virais (hepatite fulminante e superinfecção pelo vírus B e D), leptospirose e dengue hemorrágica são importantes infecções que devem ser consideradas no diagnóstico diferencial de febre amarela.

Na fase inicial da febre amarela, ocorre leucocitose com linfocitose. À medida que o quadro evolui, há tendência de que ocorra também neutrofilia em função de infecção bacteriana secundária.