מנהל : ד"ר רם דולמן, טל. 03-5305162, מייל: rdoolman@sheba.health.gov.il

אגף המעבדות מונה 35 מעבדות המכסות את כל מגוון הדיסציפלינות הקיימות ברפואה המעבדתית. 12 מהמעבדות עצמאיות גדולות ועוסקות בשירות ומחקר בתחומים של ביוכימיה קלינית, המטולוגיה וקרישת דם, בקטריולוגיה, וירולוגיה, פתולוגיה, טוקסיקולוגיה ופרמקולוגיה קלינית, בנק דם ורפואת עירויים, אנדוקרינולוגיה, סיווג רקמות, גנטיקה הומנית המודינמיקה ובדיקות דחופות.
9 ממעבדות האגף מוסמכות ע"י הרשות הלאומית להסמכת מעבדות על פי תקן ייחודי למעבדות רפואיות - ISO 15189. הן מציעות מגוון גדול  של בדיקות בהסמכה.  ראה את פרוט הבדיקות בהסמכה בקובץ הרצ"ב בדיקות בהסמכת הרשות להסמכת מעבדות.

בצוע בדיקות בהסמכה היא דרישת סף למחקרים קליניים רבים וניתן לקבל  שרות זה במעבדות האגף השונות. 
שאר המעבדות ייעודיות למחקר רפואי, הפועלות במסגרת המכונים והמחלקות בתחום האונקוגנטיקה, ליפידים וטרשת עורקים, קרדיולוגיה, גסטרואנטרולוגיה, נפרולוגיה, מחלות זיהומיות, יתר לחץ דם, חקר מחלות ריאה ואלרגיה סביבתית, מחלות אוטואימוניות, אימונורגולציה, נאורואימונולוגיה, אימונולוגיית ילדים, אימונולוגיה ותפקוד טרומבוציטים, ביוכימיה פרמקולוגית, כימותרפיה פרה-קלינית, חקר עמילואידוזיס ומחלת FMF, טכנולוגיות מתקדמות ורפואה גרעינית.
באגף שלושה בנקי איברים והם: בנק עצמות, בנק קרניות ובנק מסתמי לב.
עיקר המחקר באגף המעבדות מתמקד בפיתוח שיטות חדשות לאבחון, מעקב והבנת הבסיס הגנטי המולקולרי של המחלות. לצורך כך פותחה באגף המעבדות
מערכת שיתוף פעולה ענפה עם מוסדות אקדמיים ומכוני מחקר רפואי בארץ ובעולם.
אגף המעבדות מרכז פעילויות לאומיות רבות וכולל את המעבדה הארצית לנגיפים, המרכז הארצי לפוליו, המרכז הארצי לשפעת, המרכז הארצי לאדמת, המרכז הארצי לאבחון ואימות איידס, המרכז הארצי לשלשולים (ROTA VIRUS), המרכז הארצי לשלבקת (הרפס), המרכז הארצי לנגיפי ארבו, המרכז לאבחון מומים מולדים בתינוקות, המעבדה הארצית לטוקסיקולוגיה משפטית, היחידה הארצית לאבחון, המרכז הארצי לסיווג רקמות ואימנולוגיה של השתלות והמרכז הארצי לאבחון מנינגוקוקים.