Im Rahmen der Krankenversorgung erbringt das Zentrallabor des Universitätsklinikums Essen ein breites Spektrum an labormedizinischen Leistungen, u.a. auf dem Gebiet der Klinischen Chemie, Hämatologie, Hämostaseologie, Endokrinologie, Immunologie einschließlich Autoimmundiagnostik, Plasmaprotein- und Liquorproteindiagnostik, Therapeutisches Drugmonitoring, Allergiediagnostik und der molekularbiologischen Diagnostik. Vom Zentrallabor werden für die 27 Kliniken des Universitätsklinikums mit ca. 1.700 Planbetten zur Zeit (im Jahr 2026) jährlich ca. 500.000 Laboraufträge bearbeitet und ca. 10 Millionen Analysen erbracht. Das Zentrallabor ist mit modernsten Analysengeräten und seit 2003 mit der Labor-EDV (Swisslab/nexus) ausgestattet. Seit 2019 ist im Zentrallabor eine etwa 30 Meter lange Laborautomationsstraße im Einsatz, an die Analysensysteme unterschiedlicher Herstellerfirmen angebunden sind.

Seit Januar 2025 wird im Zentrallabor als Ergänzung zur Automationsstraße ein mobiler Service-Roboter eingesetzt, der einen Hybrid-Betrieb von Mensch und Roboter im gleichen Raum ermöglicht. Die Kombination von stationärer Robotik in Form der Laborautomationsstraße mit mobiler Service-Robotik führt zu einer verbesserten Anpassungsfähigkeit an individuelle Arbeitsabläufe bei räumlicher Flexibilität. Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz kann der Roboter autonom durch das Zentrallabor navigieren und sich selbständig in einer komplexen und dynamischen Umgebung bewegen.

Im Bereich Forschung und Lehre bietet das Zentrallabor Medizinstudierenden Praktika und Seminare im Fach Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik an. Im Rahmen klinischer Studien und großer Populationsstudien der UME erbringt es die Laboranalytik. Eine weitere Kernaufgabe ist die Spezialanalytik für Hormone und Stoffwechselparameter und die Etablierung von Sonderassays für Tier- und Humanstudien. Es besteht die Ermächtigung für die Weiterbildung zum Internisten / Internistin und zum Facharzt bzw. Fachärztin für Endokrinologie und Diabetologie.