يركز هذا الفرع من علم الأمراض على تحديد وتشخيص الأمراض التي تسببها العوامل المعدية، مثل البكتيريا والفيروسات والفطريات والطفيليات. يتعاون أخصائيو علم الأمراض في هذا المجال بشكل وثيق مع علماء الأحياء الدقيقة لتحليل عينات خزعة الأنسجة، والمزارع، والاختبارات الجزيئية لتشخيص عدوى مثل السل، والعدوى الفطرية، والتهاب الكبد الفيروسي، وحالات مثل تعفن الدم. يُعد التحديد الدقيق للعامل الممرض أمرًا بالغ الأهمية لاختيار العلاج المضاد للميكروبات المناسب وإدارة تفشي الأمراض المعدية.