يضم قسم المختبر وبنك الدم جميع الأقسام التشخيصية وقسم التشريح النسيجي، ويعتبر المختبر المرجعي لمختبرات غرب الرياض، وهي مختبرات (مستشفى عفيف وساجر والرفايع والبجادية وثيلان ونفي والرويضة)، ويقدم لها خدمات الفحوصات المخبرية التشخيصية، ويمدها بوحدات الدم ومشتقاته. ويضم المختبر أحدث الأجهزة عالية الدقة، من ضمنها جهاز فحص الحمض النووي PCR الخاص بفحوصات المتبرعين لبنوك الدم لمستشفيات غرب الرياض، الذي يعطي نتائج سريعة وقاطعة في اليوم نفسه، وتم دعم قسم التشريح النسيجي بجهاز CRYOSTAT للتشخيص السريع للأمراض السرطانية أثناء العمليات الجراحية، وتعتبر هذه الأجهزة من أحدث الأجهزة في التشخيص الدقيق والسريع. وتوجد أجهزة حديثة لتحليل كيمياء الدم وأمراض الدم والهرمونات والفيروسات وفحوصات الدم الوراثية ما قبل الزواج والفحوصات الميكروبية والدرن، وهي مثيلة لما يوجد في المختبرات العالمية. ويضم المختبر مجموعة من الأطباء والأخصائيين والفنيين المؤهلين والمدربين على أعلى مستوى في خدمات المختبرات وبنوك الدم، كما يقدم خدمة التدريب لطلاب الجامعات. ومن نتائج هذه المنظومة حصول المختبر وأقسامه على عدد من الجوائز والشهادات، منها حصول قسم الجراثيم بمختبر المستشفى على درجة 100 % والمركز الأول على مستوى الشرق الأوسط في برنامج منظمة الصحة العالمية للجودة الخارجية للمختبرات لعام 2010 م، وتحقيق المركز الأول في قسم الكيمياء الحيوية في برنامج الجودة النوعية الخارجية RIQAS لعام 2011م، وذلك على مستوى مختبرات المملكة، وكذلك حصول قسم الهرمونات على المركز الثالث على مستوى مختبرات المملكة بالبرنامج نفسه، كما حصل على أعلى درجة على مستوى مختبرات منطقة الرياض 92.7 % في برنامج الاعتماد CBAHI.