تبدأ عملية تحليل الخزعة بعد أن يقوم الطبيب المعالج بأخذ عينة من النسيج أو الخلايا المشتبه بها باستخدام طرق مختلفة تعتمد على موقع العينة (مثل الخزعة بالإبرة، الخزعة الاستئصالية، أو الخزعة بالمنظار). تُرسل العينة على الفور إلى مختبر علم الأمراض (Pathology Lab) للحفاظ عليها وإعدادها للفحص المجهري. في المختبر، يقوم أخصائي علم الأمراض أو فني مختبر متخصص بالمعالجة الأولية للعينة، والتي قد تتضمن تثبيتها في محلول خاص (مثل الفورمالين) للحفاظ على بنيتها الخلوية ومنع تحللها. بعد ذلك، تمر العينة بعدة مراحل تشمل: المعالجة (إزالة الماء واستبداله بمادة مثل البارافين)، التقطيع (تقطيع النسيج المضمن في البارافين إلى شرائح رقيقة جداً باستخدام مشرط خاص)، التلوين (تطبيق أصباغ مختلفة على الشرائح لإبراز مكونات الخلايا والأنسجة المختلفة وجعلها مرئية تحت المجهر). يقوم أخصائي علم الأمراض بفحص الشرائح الملونة تحت المجهر لتقييم شكل وحجم وترتيب الخلايا، وتحديد وجود أي تغيرات غير طبيعية أو خلايا مرضية (مثل الخلايا السرطانية). قد يتم أيضاً إجراء اختبارات إضافية على النسيج (مثل الكيمياء النسيجية المناعية أو الاختبارات الجينية) للحصول على مزيد من المعلومات التي تساعد في تحديد نوع المرض وخصائصه.