המחלקה לפתולוגיה מספקת שירות אבחוני בתחומי הפתולוגיה הניתוחית והביופטית (surgical pathology) ובציטולוגיה לשני בתי החולים של הדסה וכן מבצעת נתיחת גויות לשם קביעת סיבת המוות. כל האברים והרקמות שנכרתים בניתוח או בביופסיה בחדרי הניתוחים של הדסה, וכן כל הביופסיות שמבוצעות במרפאות החוץ או מחוץ להדסה ונשלחות לבדיקה בהדסה, נבדקות ומאובחנות על ידי רופאי המחלקה. נבדקות גם דגימות ציטולוגיות מנוזלי גוף, משטחי PAP וביופסיות מחט עדינה (FNA).
על סמך הממצאים, רופאי המחלקה לפתולוגיה מספקים אבחנה שתאפשר את המשך הטיפול. במחלקה יחידה לפתולוגיה של מחלות מולקולריות המסייעת להערכה גנטית לסיכון משפחה למחלות תורשתיות. בנוסף, מומחי המחלקה מספקים חוות דעת שנייה על בדיקות פתולוגיות שבוצעו במוסדות אחרים.