L'esame anatomopatologico dei tumori del sistema nervoso centrale è cruciale per la gestione dei pazienti. Esso si basa sulla citologia, sull'esame istopatologico standard dopo l'inclusione in paraffina e su tecniche complementari, come l'immunoistochimica, la biologia molecolare ed eccezionalmente la microscopia elettronica. Un esame estemporaneo è, a volte, realizzato per assicurarsi della rappresentatività del materiale tumorale in caso di biopsie stereotassiche. Un frammento tumorale potrà anche essere congelato per costituire una tumoroteca, se esiste abbastanza materiale. La diagnosi istopatologica consiste nel determinare il tipo di proliferazione tumorale e nel fornire degli elementi prognostici. La classificazione dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) 2007 dei tumori del sistema nervoso centrale distingue i tumori primitivi e quelli secondari. Fra i tumori primitivi, sono i tumori neuroepiteliali, tra cui si distinguono i gliomi, a essere i più frequenti. Ciascuno di essi è definito da criteri istopatologici precisi che permettono di fornire una diagnosi e degli elementi prognostici sotto forma di un grading, a volte controverso, in particolare per i gliomi infiltranti. Numerosi lavori di biologia molecolare hanno evidenziato delle alterazioni genetiche che permettono di descrivere dei modelli di progressione verso la malignità, in particolare per i gliomi infiltranti e i meningiomi. Questi dati si aggiungono alla diagnosi anatomopatologica.