Ke konečnému stanovení diagnózy nádorového onemocnění (a některých jiných nemocí) je vždy nutné mikroskopické vyšetření vzorku tkáně, který byl získán při biopsii nebo v průběhu operace. Vyšetřit je možné i vzorky tkáně získané při pitvě.
Dle typu vzorku se provádí vyšetření histologické nebo vyšetření cytologické.
Histologické (histopatologické) vyšetření: vyšetřován je celistvý vzorek tkáně, takže je možné vyšetřit i vztah patologického ložiska k okolním tkáním. Před vyšetřením je nutno vzorek upravit tak, aby bylo z něj možno pořídit velice tenké plátky, které se následně vloží na sklíčko a obarví. Takto připravený vzorek je vyšetřen pod mikroskopem a ve většině případů lze určit, zda se jedná nádor, a o jaký typ jde, nebo určit stupeň diferenciace. Toto základní vyšetření trvá několik dní.
Dle typu nádoru se doplňují další vyšetření, která hodnotí přítomnost specifických bílkovin (například biomarkerů) a dalších látek, nebo přítomnost mutací specifických genů. Tato vyšetření umožní dále upřesnit typ nádoru, což je důležité při rozhodování o léčebném postupu. V některých případech je nutno vzorek odeslat k dalšímu vyšetření do specializované laboratoře. Kompletní výsledek může být znám i po několika týdnech.
