Лаборатория гистологии и цитологии (патологоанатомическое отделение) оснащена современным оборудованием фирмы Sakura, микроскопами Nikon Eclipse E200 и Carl Zeiss AXIO Scope.A1, что позволяет в сжатые сроки верифицировать диагноз по цитологическому, биопсийному или операционному материалу, взятому у пациента, и определить дальнейшую тактику лечащим врачом. Также в отделении есть возможность исследовать срочный материал с применением криостата и получить заключение в течение 20-35 минут в процессе оперативного вмешательства. С декабря 2013 года в отделении выполняется исследование нативного (живого) цитологического материала браш-биопсий слизистой полости носа и бронхиального дерева с исследованием функции цилиарного аппарата мерцательного эпителия в режиме реального времени с видеорегистрацией. Двигательная функция цилиарного аппарата исследуется у детей с хроническими бронхолегочными заболеваниями и ЛОР-патологией, позволяет выявить детей с генетическими синдромами дисфункции ресничек респираторного эпителия.

С октября 2018 года открыт музей патологоанатомического отделения Центра, где представлены макропрепараты при различных заболеваниях, изготовленные К.А. Раухфусом и другими сотрудниками отделения вплоть до 80-х годов XX века. Организованы стенды для демонстрации инородных тел, извлеченные из различных органов при оперативных вмешательствах, а также при бронхо- и эзофагогастроскопиях у живых детей.