全身を流れる血液には蛋白や酵素、ミネラルなど様々な成分が含まれています。自動分析装置を用いて採血した血液中の成分を測定することで、体内の異常や栄養状態、薬物濃度などを把握する事ができます。

例えばアルブミンは栄養状態を反映し、コレステロール・中性脂肪などの脂質や血糖値、ヘモグロビンA1cは生活習慣病の指標となります。クレアチニン・尿素窒素・尿酸などは腎機能を、AST・ALT・γ-GTPなどの酵素は肝臓の状態を反映しています。心臓に負担がかかるとCKやトロポニン、ミオグロビンなどの項目が異常を示します。また、テオフィリン（喘息治療薬）やジゴキシン（強心剤）などの薬物血中濃度を測定することで、投与量の調整や薬物の中毒域となっていないかを把握することができます。

このように血液化学検査では少ない血液から様々な成分を測定することで、病態や治療効果を把握することができます。