Patologie je základní diagnostický obor medicíny. Doba, kdy se patologové zabývali pouze pitvami zemřelých osob, je už dávno pryč. Dnes se převážně věnují mikroskopickému zkoumání vzorků nemocných tkání odebraných z těla živého pacienta, a určují z nich diagnózu. Samotné pitvy mrtvých tvoří zhruba jednu čtvrtinu jejich práce. Lékaři operačních oborů odeberou během operace, při endoskopickém vyšetření či punkcí z těla pacienta část nemocné tkáně nebo dokonce celé patologické ložisko.  Vzorek odebrané tkáně pošlou na patologické oddělení, kde ho laboranti zpracují a zhotoví mikroskopický preparát, který  patolog hodnotí  v mikroskopu. Diagnostika se v dnešní době soustřeďuje zejména na diagnostiku nádorových onemocnění. Patologové dokáží z preparátu určit, zda jde o nádorové či nenádorové ložisko, stanovit biologickou povahu a histologický typ nádoru i stupeň jeho zhoubnosti. U některých typů nádorů lze zjistit,  jakou protinádorovou léčbu je možné použít či jak jsou nádory na tuto léčbu citlivé. K tomuto hodnocení se využívají speciální, zejména imunohistochemické, metody, kdy se pomocí protilátek detekuje přítomnost antigenů, které jsou specifické pro určité nádorové buňky. Patologové musí často určit diagnózu i v průběhu operace. Jestliže má operatér během operačního zákroku pochyby o povaze operované tkáně, zašle materiál na patologii k provedení tzv. peroperační biopsie. Vzorek tkáně se zmrazí, zpracuje a do 15 minut vyhodnotí. Operatér se tak již během operace dozví podrobnosti o vzorku tkáně, např. zda se jedná o zhoubný či nezhoubný nádor.  Podle výsledků se rozhodne, jak radikální operační zákrok zvolí. Patologové provádějí i cytologickou diagnostiku, která spočívá ve vyšetření tekutiny či stěru tkáně obsahující jednotlivé buňky. Vzorky se získávají z tělních tekutin - z moče, z výpotků hrudní nebo břišní dutiny, hlenu, stěrů sliznic i punkcí orgánů. Při této metodě patologové zkoumají jednotlivé izolované buňky. Nejčastější oblastí cytologického vyšetření je gynekologická cytologie děložního čípku, kdy specialisté hodnotí  změny buněk, které mohou vést k nádorovému onemocnění. Pitvy zemřelých poskytují informace o bezprostřední příčině smrti i o základním onemocnění a o komplikacích chorob, které vedly ke smrti. Pitva je potřebná i kvůli ověření správných operačních a léčebných postupů. Obvykle se jí účastní i klinický lékař, který pacienta léčil.