Het werk van de patholoog bestaat uit het onderzoeken van cellen en weefsels van patiënten. Dit cel- en weefselmateriaal krijgt de patholoog van andere medische specialisten zoals chirurgen, huidartsen of maag-, darm- en leverartsen. Daarnaast verricht de patholoog puncties op oppervlakkige zwellingen, zoals bijvoorbeeld een knobbeltje in de borst of een vergrote schildklier.

De patholoog houdt zich dus dagelijks bezig met diagnostische onderzoeken voor patiënten die in het ziekenhuis zijn opgenomen, op de poliklinieken en behandelafdelingen onderzoeken ondergaan, of bij wie de huisarts een huidafwijking heeft verwijderd of een uitstrijkje heeft laten maken. De redenen voor zo’n onderzoek kunnen heel divers zijn. 

In het kader hiervan is de patholoog betrokken bij patiëntenbesprekingen met andere specialisten. Hij geeft daarbij advies over de te geven behandeling op basis van zijn bevindingen.

Daarnaast werken pathologen mee aan onderwijs, opleiding en wetenschappelijk onderzoek.

Een pathologisch onderzoek kan om verschillende redenen plaatsvinden:

• Omdat een aanvrager wil weten welke ziekte/afwijking een patiënt heeft. Vaak is de vraag of er sprake is van kanker. In feite is het zo dat een patiënt geen kanker heeft, voordat de patholoog die diagnose heeft gesteld.
• Bij een vraag naar ontstekingsprocessen in bijvoorbeeld de huid. Mede op basis van de pathologie uitslag zal de behandelend arts dan de behandeling instellen.
• Om na operatie op basis van tumorkenmerken een behandelplan op te stellen.
• Omdat er in het kader van bevolkingsonderzoeken geprobeerd wordt om in een zo vroeg mogelijke stadium een ziekte op te sporen, bijvoorbeeld baarmoederhalskanker en borstkanker.
• Omdat na overlijden van een patiënt de behandelaars willen weten wat het effect van hun behandelingen is geweest en wat de directe doodsoorzaak is. Bij de obductie onderzoekt de patholoog alle organen van de patiënt, nadat de nabestaanden hier aan de behandelend arts toestemming voor hebben gegeven. Soms kan dit bevindingen opleveren die belangrijk zijn bij de toekomstige behandeling van andere patiënten of voor familieleden van de overledene.