Xét nghiệm đo lường một thành phần nào đó trong mẫu. Nó có thể đo lượng thuốc trong máu, sự hiện diện của virus hoặc mức độ hoạt động của một loại enzyme. Xét nghiệm là công cụ chủ lực của phòng thí nghiệm. Mọi xét nghiệm chẩn đoán, mọi chương trình phát triển thuốc, mọi khâu kiểm soát chất lượng đều dựa vào chúng.

Các xét nghiệm có nhiều dạng khác nhau. Xét nghiệm đo màu sẽ thay đổi màu sắc khi có mặt chất cần xét nghiệm. Xét nghiệm miễn dịch sử dụng kháng thể để bắt giữ và phát hiện protein. Xét nghiệm dựa trên tế bào đo lường phản ứng của tế bào sống với một phương pháp điều trị. Xét nghiệm liên kết đo lường mức độ tương tác chặt chẽ giữa hai phân tử. Việc lựa chọn phụ thuộc vào đối tượng cần đo và độ nhạy cần thiết của phương pháp.

Các xét nghiệm tốt thường có một số đặc điểm chung. Chúng có tính đặc hiệu, nghĩa là chúng phát hiện chất cần phân tích chứ không phải chất khác. Chúng có tính nhạy, nghĩa là chúng phát hiện được nồng độ thấp. Chúng có tính khả tái lập, nghĩa là cùng một mẫu cho cùng một kết quả. Chúng có phạm vi đo xác định, nghĩa là chúng có thể phân biệt được các nồng độ khác nhau. Việc phát triển một xét nghiệm cần nhiều tháng tối ưu hóa và thẩm định.

Từ này bắt nguồn từ tiếng Pháp essai, nghĩa là thử nghiệm hoặc kiểm tra. Phép thử (assay) chính là quá trình thử nghiệm. Kết quả chính là dữ liệu. Nếu không có các phép thử đáng tin cậy, sinh học sẽ chỉ là phỏng đoán.