يستخدم علم الأمراض الجزيئي تقنيات متقدمة لدراسة التغيرات الجينية والجزيئية والكيميائية الحيوية في الأمراض، وخاصةً السرطان. من خلال تحليل الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبوزي (RNA) والبروتينات، يستطيع علماء الأمراض الجزيئية تحديد الطفرات والعلامات المحددة التي تؤثر على تشخيص الأمراض وعلاجها. يُعد هذا المجال أساسيًا للطب الدقيق، حيث تُصمم العلاجات بناءً على التركيب الجيني للورم أو المرض، مما يُحسّن نتائج علاج المرضى في حالات مثل سرطان الرئة أو سرطان القولون والمستقيم.