陕西省肿瘤医院病理科是陕西省卫健委特批的陕西省肿瘤病理诊断会诊中心、陕西省远程会诊中心肿瘤病理分中心，是陕西省唯一一家国家卫健委病理质控中心批准的PQCC示范实验室。病理部设置临床常规病理、分子病理、实验研究、陕西省远程病理会诊中心及肿瘤生物样本库。拥有数字病理图象分析系统及远程会诊系统、多人共览显微镜、倒置、荧光显微镜及光学显微镜二十余台，拥有实时荧光定量PCR仪、数字PCR仪、自动免疫组化染色机、沉降式液基细胞制片染色机、冰冻/石蜡切片机、双激光流式细胞仪、原位杂交仪、全自动酶标仪等仪器和设备。病理科建有常规病理实验室、细胞室、免疫组化实验室、FISH实验室及PCR实验室，开展常规活检、脱落细胞学检查、术中冷冻切片诊断、免疫组织化学染色、原位杂交以及PCR、基因测序等技术，形成病理形态学与分子病理技术相结合的综合诊断平台。病理部开展常规活检、脱落细胞学、免疫功能检测、细胞周期分析、快速冷冻、免疫组化染色、细菌性阴道病唾液酸酶测定、HPV分型检测、E6E7mRNA检测、肿瘤标志物定量检测、各种细胞因子定量分析及针对乳腺癌、肺癌、胃癌、甲状腺癌、淋巴瘤、黑色素瘤及肝癌等的精准医疗靶向基因检测等检查。2020年建成二级生物安全PCR实验室，承担医院的新冠病毒核酸检测工作。科室注重病理质量控制工作，制定严格的质控制度，多次以优异的成绩通过国家卫健委病理质量控制系统（PQCC）、中国合格评定国家认可委员会（CNAS）国家卫健委临检中心（NCCL）、中国医疗器械行业协会病理专业委员会免疫组化室间质量评价活动（CCPI）、陕西省病理诊断质控中心及陕西省临检中心等的实验室质量控制能力认证，通过欧盟EMQN实验室质量认证。肿瘤生物样本库是目前陕西省首家专门收集、处理肿瘤生物样本的信息库，能对西北地区大样本形式的各种肿瘤标本进行处理，样本库数据信息可用于肿瘤分子、遗传、基因组学和蛋白组学的研究。科室专家担任陕西省抗癌协会分子病理专委会主任、副主任委员、陕西省医师协会病理科医师分会副会长、西安市医学会病理专业委员会副主任委员、中国临床肿瘤学会（CSCO）肿瘤病理专家委员会委员、中国病理学工作者委员会病理分会常务委员、中国抗癌协会乳腺癌专业委员会病理学组委员、中国抗癌协会肿瘤病理专业委员会委员、陕西省抗癌协会肿瘤病理专业委员会副主任委员、西安市医学会病理专业委员会副主任委员、陕西省基因组与健康学会分子病理学分会副主任委员等职。科室成员近年来承担省部级科研课题十余项，参与数项国科金及省级课题的研究，在SCI及国内核心刊物上发表论文五十余篇。