A neuropatológus egyik fő klinikai feladata, hogy szövettani vizsgálatokkal azonosítja az agydaganatot, izombetegségeket vagy a perifériás idegbetegségeket (például mi a pontos oka annak, ha valakinek megbénulnak a lábizmai). A speciális eljárásoknak alávetett szövetmintákat fénymikroszkóppal, de elektromikroszkóppal és biokémiai eljárásokkal is vizsgáljuk és ha szükséges genetikai vizsgálatok is történnek a diagnózis érdekében. Abszolut pontos diagnózist kell adnunk: meg kell állapítunk például nemcsak a daganat típusát, de azt is, hogy jóindulatú vagy rosszindulatú-e a daganat? Gyulladás okozza-e a neurológiai betegséget? Degeneráció okozott változást? Felelősségteljes munka, hiszen finom differenciák dönthetik el azt, hogy milyen orvoslás javasolandó. Néha már műtét közben egy gyors patológiai tesztre van szükség, mert az így megállapított iránydiagnózis szerint folytatja az idegsebész az agy vagy gerincmütétet. A kutatás, de a diagnózis szempontjából is fontos, hogy a neuropatológus, ha erre szükség van, elvégzi a neurológiai betegségben szenvedők halála után az agy boncolását. Fontos tudni nemcsak a halál okát, hanem azt is, hogy például genetikusan öröklődő betegségben szenvedett-e a beteg.