病理検査の対象となるのは人体から得られるすべての臓器、組織、細胞、分子、遺伝子等である。他の検体検査が物質量の測定が主体であるのに対して、病理検査は病変の観察によって行われる。詳しく観察するために、ルーペ、光学顕微鏡、電子顕微鏡等の道具を用いる。細胞や薄く切った組織に染色(特殊色素で色を付ける)を施して病理標本を作製することで顕微鏡での観察が可能になる。

病変部が採れていることを確認したうえで、病理診断に進む。観察の結果、病変の種類、拡がり、病勢などが分かる。病変の種類ではたとえばしこりやこぶが炎症によるものか、良性腫瘍か悪性腫瘍かが分かる。悪性腫瘍ならば程度や拡がりが分かる。病理診断によって次の治療方針等が決まってくる。採れていないときは再検査指示等の判断を行う。