Durante uma gastroscopia, o médico pode efetuar uma patologia com base na gastroscopia do doente. Por patologia entende-se a recolha de um pequeno pedaço de tecido da mucosa do estômago e a sua colocação ao microscópio para verificar as alterações que ocorreram nas células. Os casos mais comuns são as lesões inflamatórias, as lesões neoplásicas e as lesões ulcerativas para biópsia. A biópsia patológica mais importante é a diferenciação entre lesões neoplásicas e não neoplásicas, que no caso de origem epitelial se designa por cancro do pulmão ou cancro do esófago. Geralmente, são necessários 3 a 5 dias para obter o resultado do exame patológico, se houver dúvidas ou suspeitas no exame patológico, ou se houver suspeita de cancro, ou se não for possível determinar o tipo de tumor, pode ser acrescentado o exame imuno-histoquímico, que demora cerca de 5 dias.