Patologi klinik adalah bagian dari ilmu kedokteran klinik yang ikut mempelajari masalah diagnostik dan terapi, ikut meneliti wujud dan perjalanan penyakit pada seorang penderita atau bahan yang berasal dari seorang penderita. Untuk itu patologi klinik merupakan pemeriksaan morfologis, mikroskopis, kimia, mikrobiologis, serologis, hematologis, imunologis, parasitologis, dan pemeriksaan laboratorium lainnya. Patologi klinik merupakan cabang dari ilmu patologi, berbeda dari cabang ilmu patologi lainnya, yaitu patologi anatomi, yang mempelajari mengenai anatomi jaringan yang terinfeksi.
Ilmu patologi klinik menekankan penelitiannya pada diagnosis, pemulihan, dan pencegahan berbagai jenis penyakit. Secara umum, pemeriksaan suatu penyakit dideteksi berdasarakan perubahan berbagai jenis proses biokimia yang berlangsung di dalam tubuh pasien. Sampel yang umumnya digunakan untuk pemeriksaan di laboratorium adalah cairan tubuh seperti urine dan darah. Patologi klinik dapat digunakan untuk pemeriksaan berbagai jenis penyakit hati terinduksi pemakaian obat tertentu, HIV, kanker, deteksi kelainan pada paru-paru, dan gangguan metabolisme ion besi di dalam tubuh. Pemeriksaan tersebut pada umumnya melibatkan serangkaian tes berkelanjutan, seperti analisis mikroskopis, uji imunologis, hematologis, dan radiologis sehingga memakan waktu yang cukup lama.