病理部門は、循環器疾患の診療に必要な組織病理診断情報を臨床に提供するために、病理解剖と外科手術検体や心筋などの生検材料の病理組織診断および細胞診断を主要な業務としている。これらの検体を活用した広い分野にわたる臨床研究を他科と協力して行っており、循環器系、病理系、呼吸器系の学会および学術誌に発表している。病理部門のスタッフの専門性を生かしつつ、当センター他科あるいは外部の研究機関（研究機関、大学、基幹病院）と多数の共同研究を行っている。現在進行中の主な研究テーマとして以下が挙げられる。

1. 孤立性大動脈炎の臨床病理学的研究（病理部 松本学：科研費基盤Cを獲得）
2. 組織透明化による肺循環器疾患の解析（病理部 大郷恵子：科研費基盤Cを獲得）
3. 頸動脈および冠動脈プラークの組織像解析と長期予後の研究・動脈硬化の性差：新規マーカーNPC2の有用性について（病理部 雨宮妃：科研費若手研究を獲得）
4. 抗ガン剤投与後の心筋障害に関する病理学的検討（病理部 畠山金太：科研費基盤Cを獲得）
5. 肺高血圧症・中性脂肪蓄積性心筋血管症に関する病理学的検討
6. 慢性心筋炎の診断基準確立と予後予測因子の探索（三重大学病理学・循環器内科主機関のAMED研究, 2022年,2025年論文掲載）
7. Danon病の心筋障害における慢性炎症の関与について
8. 特発性心筋症の診断と予後予測の向上を目指した心筋生検と摘出心における病理像の比較（2024年論文掲載）
9. 心臓粘液種に関する臨床病理学的検討（2023年論文掲載）
10. 当院40年における大動脈弁疾患の病因の動向についての検討（2025年論文掲載）
11. COVID-19ワクチン関連心筋炎の多機関共同後ろ向き研究（AMED研究, 2024年論文掲載）
12. アミロイドーシスに関する調査研究（厚生科研, 2023年論文掲載）
13. 脳梗塞発症に伴う心臓免疫細胞の変化（ミュンヘン大学, 2024年論文掲載）
14. 世界最大劇症型心筋炎レジストリを用いた長期疫学調査及び予後予測モデルの開発（奈良医大主機関のAMED研究, 2022年論文掲載）
15. 循環器疾患とAI診断について（脳神経外科、脳血管内科、予防医学・疫学情報部、次世代医療部：頸動脈プラーク、脳血栓、心筋炎、心アミロイドーシス）
16. がん治療関連心筋障害の病理組織学的解析による発症メカニズムの解明（大阪国際がんセンター、明石医療センター、大阪大学循環器内科, 2023年論文掲載）
17. 血栓症の病理（2025年論文掲載）
18. 大動脈瘤と腸内細菌・口腔内細菌との関連性について（冠疾患科）
19. 心臓サルコイドーシスおよび心筋炎による病理形態変化と臨床像の特徴に関する研究（昭和医科大学主機関, 2025年論文掲載）
20. 冠動脈疾患を合併しない心不全における冠微小循環障害に関する前向きコホート研究（横浜市立大学循環器内科学講座が主機関）
21. 脳血栓症の発症におけるNeutrophil Extracellular Trapの関与について（脳神経外科、脳血管内科）
22. Oncocardiologyと脳血栓（脳血管内科）
23. 遺伝子関連情報を用いた臓器移植に関わる個別化医療に関する研究（移植部）
24. KLF1-mRNA 医療の開発による心筋再生誘導（心臓再生制御部：AMED研究）
25. 女性のライフサイクルにおけるイベント特有の病態が脳卒中発症における性差に与える影響とそれを用いた脳卒中発症を予測するスコアを既存のビッグデータを用いて開発する研究（産婦人科：AMED研究）
26. 国立循環器病研究センターのバイオリソースを活用した多層オミックス解析による循環器疾患の新規病態解明（創薬オミックス解析センター）