肿瘤的病理学检查为极其重要的肿瘤诊断方法之一。病理学检查可以确定肿瘤的诊断、组织来源以及性质和范围等，为临床治疗提供重要的依据。肿瘤的病理学检查方法包括：
1．我国医务工作者研制成食管细胞采取器（食管拉网法）检查食管癌及贲门癌（阳性确诊率为87.3％～94.2％）。还用鼻咽乳胶球细胞涂片、负压吸引细胞法及泡沫塑料海绵涂片法等采取鼻咽分泌物检查鼻咽癌，提高了阳性诊断率（阳性率为88％～92％）。用胃加压冲洗法采取胃内容物检查胃癌，也使阳性诊断率有了显着的提高。
2．活体组织检查 从患者身体的病变部位取出小块组织（根据不同情况可采用钳取、切除或穿刺吸取等方法）或手术切除标本制成病理切片，观察细胞和组织的形态结构变化，以确定病变性质，作出病理诊断，称为活体组织检查（biopsy），简称活体。这是诊断肿瘤常用的而且较为准确的方法。近年来由于各种内窥镜（如纤维胃镜、纤维结肠镜、纤维支气管镜等）和影像诊断技术的不断改进，不但可以直接观察某些内肿瘤的外观形态，还可在其指引下准确地取材，进一步提高了早期诊断的阳性率。
1．免疫组织化学检查 免疫组化是最近10多年来迅速发展起来的一门新兴技术。它已被广泛运用肿瘤研究和诊断，其原理是利用抗原与抗体的特异性结合反应来检测组织中的未知抗原或者抗体，主要是肿瘤相关抗原（肿瘤分化抗原和肿瘤胚胎抗原），借以判断肿瘤的来源和分化程度，协助肿瘤的病理诊断和鉴别诊断。目前常用的染色方法有过氧化物酶－抗过氧化物酶法，即PAP法（peroxidaseantiperoxidase technique）和卵白素－生物素－过氧化物酶复合物法，即ABC法(avidin－biotin－peroxidase complex technique)。利用免疫组织化学方法已经可以对许多常规方法难以判断其来源的肿瘤加以鉴别。例如检测细胞骨架的中间丝（intermediate filament），其直径平均为10nm，介于微管和微丝之间。中间丝有五类：即神经原纤维、胶质原纤维酸性蛋白、结蛋白（desmin）、波形蛋白（vimentin）和角蛋白（keratin）。它们各有生物化学和免疫学特性，并分别存在于不同类型的细胞中，故具有相对的特异性，可用来协助诊断相应的神经细胞、神经胶质细胞、横纹肌和平滑肌、间叶组织和上皮细胞来源的肿瘤。利用激素和激素受体的特异性结合，还可以对乳腺癌等激素依赖性肿瘤的雌激素受体、孕激素受体的水平进行免疫组化测定。雌激素受体阳性者对于内分泌治疗的效果较好，预后也优于受体阴性的病人。
目前能用于肿瘤辅助诊断和鉴别诊断的抗体已不胜枚举。由于经验的积累，过去认为在诊断某些肿瘤上具有特异性的抗体也不是那样特异了。因此在判断结果时必须紧密地结合形态学和临床改变。
2．电子显微镜 检查迄今尚未发现可据以诊断肿瘤和恶性肿瘤的特异性的超微结构改变。因此要鉴别是否为肿瘤和肿瘤的良恶性仍主要靠光镜观察。但电镜在确定肿瘤细胞的分化程度，鉴别肿瘤的类型和组织发生上可起重要作用。例如鉴别分化差的癌及肉瘤；区分各种恶性小圆细胞肿瘤，如神经母细胞瘤、Ewing肉瘤、胚胎性横纹肌肉瘤、恶性淋巴瘤及未分化小细胞癌。
在电镜下，癌细胞之间常见较多的桥粒连接或桥粒样连接，因而可与肉瘤相区别。在恶性小圆细胞肿瘤中，各类肿瘤也有其超微结构特点，如神经母细胞瘤常见大量树状细胞突，在瘤细胞体及胞突中均可查见微管和神经分泌颗粒；Ewing肉瘤的瘤细胞常分化差，胞浆内细胞器很少，但以大量糖原沉积为其特点：胚胎性横纹肌肉瘤可见由肌原纤维和Z带构成的发育不良的肌节；小细胞癌常可见细胞间连接和胞浆内神经分泌颗粒；恶性淋巴瘤除可见发育不同阶段淋巴细胞的超微结构特点外，不见细胞连接、神经分泌颗粒、树状胞突和糖原沉积，从而可与其他小圆细胞肿瘤区别。
3．流式细胞术（flow cytometry）流式细胞术是近年来发展起来的一种快速定量分析细胞的新技术，目前已广泛用于肿瘤研究，特别是应用于瘤细胞DNA含量的检测。许多资料表明，实体恶性肿瘤的DNA倍体大多为非整倍体或多倍体，所有良性病变都是二倍体。检测异常DNA含量不但可作为恶性肿瘤的标志之一，且可反映肿瘤的恶性程度及生物学行为。
4．图像分析技术 病理形态学的观察基本上是定性的，缺乏精确而更为客观的定量标准。图像分析技术（image analysis）的出现弥补了这个缺点。随着电子计算机技术的发展，形态定量技术已从二维空间向三维空间发展。在肿瘤病理方面图像分析主要应用于核形态参数的测定（区别癌前病变和癌；区别肿瘤的良恶性；肿瘤的组织病理分级及判断预后等），DNA倍体的测定，显色反应（如免疫组织化学）的定量等方面。
5．分子生物学技术 十余年来分子生物学肿瘤研究领域引起了一场革命。重组DNA技术、核酸分子杂交技术、聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）和DNA测序等新技术在肿瘤的基因分析和基因诊断上已经开始应用。例如对恶性淋巴瘤，利用Southern印迹杂交技术和PCR方法，可以对样本淋巴组织中是否存在单克隆性的增生做出判断，从而协助形态学诊断。这些技术还被用于肿瘤的病因和发病学研究。