Mikroskopisk undersøkelse av vevsprøver vil som regel kunne bekrefte eller avkrefte mistanke om organsykdom. Resultat av undersøkelsen er ofte helt avgjørende for den videre behandling, spesielt gjelder dette all type kreftdiagnostikk.
Alle vevsprøver blir vurdert av leger som gir en makroskopisk vurdering av materialet og velger ut deler av dette som skal undersøkes nærmere mikroskopisk. Selve den mikroskopiske vurdering krever betydelig erfaring: Ofte er det nødvendig med konsultasjoner mellom legene før endelig diagnose blir avgitt.
Arbeidsoperasjonene i patologiavdelingen er lite automatiserbare sammenlignet med de øvrige medisinske laboratoriene. Teknisk preparering av høykvalitetssnitt krever nøyaktighet, konsentrasjon og godt håndverk av bioingeniørene for at resultatet skal bli best mulig.
Ved siden av ordinære histologiske teknikker har omfanget og betydningen av immunhistokjemiske undersøkelser økt sterkt, og gitt faget en ny dimensjon. Dette har åpnet mulighet for karakterisering av sykdomsprosessene utover det som cellestruktur tillater. Elektronmikroskopisk undersøkelse er spesielt viktig ved enkelte sykdommer, f.eks. nyresykdommer og stoffskiftesykdommer.