Kliinisen kemian ja hematologian laboratoriotutkimukset ovat keskeisessä roolissa sairauksien diagnostiikassa, seurannassa ja riskin arvioinnissa.

Kliinisen kemian perusanalytiikka käsittää mm. neste- ja elektrolyyttitasapainoa sekä maksan ja munuaisten toimintaa kuvaavia tutkimuksia, tulehdusmerkkiaineita ja virtsan kemiallisia tutkimuksia.

Hematologian tutkimuksiin kuuluvat mm. verenkuvatutkimukset, veren ja luuytimen solumorfologia, leukemiadiagnostiikka, hyytymistutkimukset ja verensiirtotutkimukset. Lisäksi tehdään hormoni-, lääkeaine- ja kasvainmerkki-ainetutkimuksia ja aineenvaihduntasairauksien tutkimuksia.​

​Kliinisen mikrobiologian laboratoriossa tehdään bakteriologian, virologian, infektioserologian, autoimmuunisairauksien, mykologian ja parasitologian laboratoriotutkimuksia. Laboratoriossa selvitetään onko kyseessä bakteerin, sienen tai viruksen aiheuttama tauti.

Patologian laboratorioissa tutkitaan solu- ja kudosnäytteitä. Kudosnäytteet (esim. ihonäytteet, kasvainnäytteet, tähystysnäytteet) valmistetaan histologian laboratoriossa mikroskopointia varten objektilasille.

Patologi antaa tarkastellusta näytteestä lausunnon. Solunäytteet (virtsa- ja yskösnäytteistä sekä kohdunkaulan Papa–näytteet) valmistetaan sytologian laboratoriossa objektilaseille, jotka esitarkastaja tarkastaa ja patologi antaa lausunnon.

Kliinisen genetiikan laboratoriossa toiminta keskittyy geneettisten sairauksien diagnostiikkaan, sairauden periytymisen selvittämiseen suvussa ja neuvontaan. 

Genetiikan laboratorion tehtävänä on ihmisen perimään kohdistuvien laboratoriotutkimusten avulla auttaa potilaan sairauden tai alttiuden diagnostiikassa ja seurannassa sekä yhä enenevässä määrin myös oikean ja yksilöllisen lääkehoidon valinnassa.

Radiologisia tutkimuksia käytetään paljon eri sairauksien todentamiseen sekä hoidon vaikutusten seurantaan.

Tavallisimpia radiologisia kuvantamismenetelmiä ovat röntgenkuvaus (kuten keuhkojen, luuston, rintarauhasten ja hampaiden kuvaukset), ultraääni, tietokonetomografia, magneettikuvaus sekä erilaiset toimenpiteet.

Radiologiset kuvantamismenetelmät jakautuvat röntgensäteilyä ja muita tekniikoita käyttäviin menetelmiin.

Röntgensäteilyn käyttö radiologiassa perustuu säteilyn kykyyn läpäistä erilaisia kehon kudoksia eri tavalla ja toisaalta siihen, että säteily vaimenee eri kudoksissa eri tavoin riippuen mm. kudoksien tiheydestä. Elinten ja tautitilojen erottumista kuvissa voidaan tietyissä tutkimuksissa parantaa käyttämällä varjo- ja tehosteaineita.

Alun perin termi radiologia tarkoitti vain säteilyn käyttöä lääketieteellisiin tutkimus- ja hoitotarkoituksiin. Nykyisin myös muut kuin säteilyä käyttävät lääketieteelliset kuvantamismenetelmät, esimerkiksi ultraääni ja magneetti, luetaan radiologian piiriin.

Lisäksi radiologialla tehdään yhä enemmän myös hoidollisia toimenpiteitä (esim. paikallisten syöpäkasvaimien hoito, verisuonitukosten avaaminen, verenvuotojen tukkiminen).

Radiologisiin tutkimuksiin ja toimenpiteisiin tarvitaan lääkärin lähete.

Kliinisellä fysiologialla tutkitaan ihmisen elintoimintoja, niiden säätelyä ja häiriöitä. Kliinisessä fysiologiassa tehdään erilaisia mittauksia, lyhytaikaisia tutkimuksia ja pitkäaikaisrekisteröintejä.

Tutkimuksilla selvitetään muun muassa tavallisten kansansairauksien, kuten astman ja sepelvaltimotaudin, toteamiseen. Lisäksi kliinistä fysiologiaa hyödynnetään myös monien harvinaisempien sairauksien toteamisessa, seurannassa ja hoidon tehon arvioinnissa.

Kliinisen fysiologian tutkimuksia ovat muun muassa:

• sydäntutkimukset
• rasituskokeet
• ääreisverenkierron tutkimukset
• hengitysfysiologiset tutkimukset
• ruuansulatuskanavan tutkimukset

Kliinisen fysiologian tutkimuksiin tarvitaan lääkärin lähete.

Kliinisen neurofysiologian tutkimuksilla selvitetään keskus- ja ääreishermoston sekä lihasten toiminnan häiriöitä. Lisäksi tehdään uni- ja vireystilatutkimuksia sekä tutkitaan aistielinten toimintaa.

Kliininen neurofysiologia myös monitoroi hermoston toimintaa muun muassa leikkausten ja tehohoidon aikana.​

Kliinisen neurofysiologian menetelmiä hyödynnetään muun muassa hermopinnetilojen ja hermojuurivaurioiden tutkimisessa (ENMG, elektroneuromyografia eli hermo-lihastoimintatutkimus).

Aivosähkökäyrätutkimuksen EEG (elektroenkefalografia) avulla voidaan tutkia esimerkiksi epilepsiaa ja muita kohtauksellisia oireita. Unenaikaisia hengityksen häiriöitä voidaan selvittää yöpolygrafia-tutkimuksella.

Kliinisen neurofysiologian menetelmät auttavat myös leikkauksen aikaisten hermovaurioiden ennaltaehkäisyssä sekä näön, kuulon ja tuntoaistin häiriöiden diagnostiikassa.

Diagnostiikan ja pitkäaikaisten monitorointien lisäksi joissakin kliinisen neurofysiologian yksiköissä annetaan kajoamattomia neuromodulaatiohoitoja.

Hoito voidaan toteuttaa menetelmin, kuten sarjoittainen transkraniaalinen magneettistimulaatio (rTMS), jossa aivojen toimintaa kiihdytetään tai jarrutetaan magneettikenttäpulssien avulla. Näin voidaan hoitaa esimerkiksi sellaista kroonista kipua tai masennusta, jotka eivät lievity tavanomaisilla hoidoilla.

Kliinisen neurofysiologian tutkimuksiin tarvitaan lääkärin lähete.

Isotooppilääketieteessä tunnistetaan kasvainkudoksia ja tutkitaan kehon eri osien, elinten tai kudosten toimintaa ja aineenvaihduntaa radioaktiivisten lääkkeiden avulla.

Monet sairaudet pystytään havaitsemaan isotooppitutkimuksissa ennen kuin taudin aiheuttamat rakenteelliset muutokset tulevat näkyviin muussa kuvantamisessa.

Isotooppitutkimuksessa annetaan pieni määrä radioaktiivista lääkeainetta potilaan suoneen, suun kautta tai hengitettynä.

Radioaktiivisen lääkkeen hakeutuminen tutkittavaan elimeen ja kehoon kuvataan gammakameralla tai PET -kameralla. Tutkimuksissa käytettävät laitteet pystyvät mittaamaan hyvin pieniä säteilymääriä.

Tyypillinen isotooppitutkimus on luuston gammakuvaus, jota käytetään esimerkiksi syövän levinneisyyden selvittelyssä.

Radioaktiivisia lääkeaineita voidaan käyttää myös erilaisten sairauksien hoitamiseen. Isotooppihoidoilla hoidetaan esimerkiksi syöpiä.

Isotooppilääketieteen tutkimuksiin tarvitaan lääkärin lähete.