Medisch laboratoriumonderzoek gebeurt tegenwoordig vanuit verschillende invalshoeken. Bij de klinische chemie gaat het met name om de chemische samenstelling van bloed en andere lichaamsvochten: van de meest eenvoudige bepaling als het ijzergehalte van bloed tot op ingewikkeld DNA-niveau, en alles wat daar tussen zit. Medisch microbiologen lichaamsmateriaal op levende organismen als virussen en bacteriën. In het pathologisch laboratorium worden weefsels onderzocht op afwijkingen. Immunologen houden zich bezig met het afweersysteem. Apothekers kunnen de hoeveelheid van een geneesmiddel of vergif/drugs in het lichaam onderzoeken.

Vrijwel elke diagnose wordt mede op grond van laboratoriumonderzoek gesteld. Maar ook om te kijken of voorgeschreven medicijnen hun werk doen en het zonodig aanpassen van de dosis, voor het geven van een prognose en voor preventief onderzoek wordt een beroep gedaan op het klinisch chemisch laboratorium. Daarnaast valt onderzoek ter voorbereiding van bloedtransfusie onder de verantwoordelijkheid van het klinisch chemisch laboratorium.

Ieder ziekenhuis beschikt dan ook over een klinisch chemisch laboratorium. Daarnaast bestaan er zelfstandige laboratoria die bijvoorbeeld veel werk doen voor huisartsen.