L'histopathologie permet de prouver le diagnostic des infections fongiques invasives en visualisant les éléments fongiques au sein d'une réaction inflammatoire tissulaire, mise en évidence par la coloration standard (hématoxyline-éosine-safran). Cette coloration précise le caractère non invasif, invasif ou angio-invasif de l'infection fongique. Enfin, elle identifie les éléments fongiques pigmentés ou non et montre la présence d'une capsule pour Cryptococcus  spp. (aspect de «  halo clarifié  » ). Des colorations spéciales, telles que celle de Grocott, confirment la nature fongique des éléments observés, et permettent de décrire leur morphologie (patterns fongiques). Par exemple, l'étude des filaments est d'importance capitale pour le diagnostic final (réguliers ou non, bords parallèles ou non, septés ou non, branchements à angles aigus/droits). D'autres colorations peuvent être réalisées sur coupes (bleu alcian pour la capsule de Cryptococcus  spp., Fontana-Masson pour la paroi des champignons pigmentés). Cependant, l'interprétation morphologique seule est souvent complexe et, bien qu'ayant une valeur certaine d'orientation, elle ne permet pas toujours d'aboutir à un diagnostic précis de genre et/ou d'espèce. De plus, de nombreux diagnostics différentiels des agents pathogènes fongiques sont observables sur coupes. La confrontation aux données cliniques et mycologiques ainsi qu'un diagnostic intégré histomoléculaire sont donc nécessaires en cas d'infection fongique invasive.