O Laboratório de Patologia Clínica e Toxicologia do Hospital São Rafael ocupa uma posição de vanguarda na região Norte-Nordeste pela utilização de avançada tecnologia de analise laboratorial, sendo reconhecido como referência no país. Atualmente, realizamos mais de 2000 diferentes tipos de exames de diagnóstico laboratorial nas diversas especialidades médicas, mediantes criteriosos padrões de controle de qualidade, em parceria com instituições nacionais e internacionais (como o PNCQ da SBAC e PELM da SBPC), além dos programas Tyoterveyslaitos – Finnish Institute of Occupational Health e Programa Interlaboratorios de Control de Calidad.

Pioneiro no Norte-Nordeste em toxicologia ocupacional, o Laboratorio de Patologia Clínica e Toxicologia do Hospital  São Rafael disponibiliza uma gama de exames para avaliação e monitorizarão biológica de trabalhadores ocupacionalmente expostos, principalmente nas industrias química e petroquímica. Além disso, conta com o que há de mais moderno em tecnologia direcionada às áreas de Bioquímica, Hematologia, Coagulação, Imunohematologia, Hormônios, Imunologia, Microbiologia, Parasitologia, Urinálise, Biologia, Molecular, Genética, Citogenética e Toxicologia.  

O domínio do conhecimento cientifico e tecnológico de medicina laboratorial tem sido uma característica marcante do laboratório, que se destaca também no campo do ensino e da pesquisa, em colaboração com diversas universidades brasileiras e com a Fondazione San Raffaele, em Milão, na Itália.