O diagnóstico anatomopatológico consiste na avaliação de alterações macroscópicas e microscópicas de tecidos e células, visando prevenir doenças, confirmar diagnóstico clínico e auxiliar no tratamento.

No setor de bioquímica, os exames realizados dizem respeito a investigação do funcionamento dos processos metabólicos do organismo. São exemplos: glicose, colesterol, triglicerídeos, exames de função hepática, função renal, função cardíaca, eletrólitos, etc.

O exame citopatológico é um teste realizado para detectar alterações nas células do colo do útero que possam predizer a presença de lesões precursoras do câncer ou do próprio câncer. É a principal estratégia para detectar lesões precocemente.

O setor de hematologia, por sua vez, investiga condições relacionadas ao sangue e suas frações, sendo o Hemograma o exame mais comum entre as solicitações médicas dentro deste grupo. 

No setor de hormônios, moléculas produzidas por glândulas e que exercem efeito específico sobre uma ou mais partes do corpo, os exames dizem respeito a função tireoideana, reprodutora, entre outros. Dosagens de PSA e TSH são exemplos de exames que compõem este grupo.

Doenças relacionadas a alterações na capacidade de defesa do organismo (imunidade) e resposta contra infecções como a rubéola, a toxoplasmose e a dengue, são investigadas no setor de imunologia.

Os marcadores tumorais são proteínas ou outras substâncias produzidas tanto por células normais quanto por células cancerígenas, mas em quantidades maiores pelas células cancerígenas. Eles podem ser encontrados no sangue, urina, fezes, tumores ou em outros tecidos ou fluídos corporais de alguns pacientes com câncer.

O setor de microbiologia realiza exames como cultura de urina, orofaringe e outras secreções. Esses exames balizam o diagnóstico de doenças infecciosas relacionadas, por exemplo, à atividade bacteriana nociva no organismo.

Assim como o hemograma, a análise de urina pode ser muito importante para a detecção de determinadas substâncias capazes de indicar a presença de alguma patologia que não apresente sintomas. É no setor de urinálises que essa investigação irá começar.

Virologia é o estudo dos vírus e suas propriedades. Entre os exames mais realizados estão: Citomegalovírus, Vírus do Herpes simplex, Vírus da Varicela Zoster, Antigenemia, PCR para vírus do Herpes simplex, HPV, HTLV-I HTLV-II, Antigenemia para o CMV, entre outros.

O teste do pezinho é um exame médico realizado em bebês, utilizado para o diagnóstico precoce de várias doenças, entre as quais fenilcetonúria, hipotireoidismo congênito, síndromes falciformes, fibrose cística, hiperplasia adrenal congênita e deficiência de biotinidase.

O teste de paternidade — também chamado de teste de DNA — serve para provar se há, ou não, vínculo de genitura entre duas pessoas. Para isso, é feita a análise comparativa dos VNTR (número variável de repetições em tandem, em português), que são as sequências de DNA dos envolvidos.