Od początku istnienia naszego szpitala jego integralną częścią jest laboratorium, które obecnie oferuje wyjątkowo szeroką gamę badań analitycznych i mikrobiologicznych.
Laboratorium uruchomiono w 1959 roku, wraz z otwarciem dziecięcego szpitala. Kierował nim lek. med. Jerzy Dalewski, specjalista analityki medycznej. Z uwagi na szczupłą kadrę laboratorium pracowało w systemie jednozmianowym i wykonywało podstawowe badania laboratoryjne. W skład jego wyposażenia wchodziły między innymi mikroskopy świetlne, cieplarki, suszarki, wirówki, autoklaw, polarymetr, kolorymetr, fotometry, aparat do oznaczania rezerwy alkalicznej i komory do liczenia krwinek. Rok później mikrobiolog Ewa Świerczek zorganizowała pracownię bakteriologii, a w 1965 roku zastąpiła Jerzego Dalewskiego na stanowisku kierownika szpitalnego laboratorium. Dzięki pozyskaniu nowoczesnego sprzętu możliwe było poszerzenie skali prowadzonych badań oraz ich większa dokładność. Ta wysoka jakość laboratoryjnej pracy sprawiła, że w czasie pożaru rafinerii w Czechowicach-Dziedzicach w 1971 roku właśnie w naszym szpitalu wykonywano badania tym ofiarom pożaru, które trafiły do bielskiego szpitala przy ulicy Wyspiańskiego. Co więcej, w latach 1972-73 pracownia bakteriologiczna jako jedyna w mieście wykonywała badania bakteriologiczne dla szpitali i lecznictwa otwartego z Bielska-Białej, gdyż Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna prowadziła wówczas jedynie pracownię jelitową i epidemiologiczną. Z czasem do szpitalnego laboratorium wkroczyła automatyzacja, a stosowane dotąd metody manualne zostały zastąpione przez wysokiej jakości aparaturę. Z kolei poszerzenie jego składu osobowego umożliwiło pracę w systemie trzyzmianowym. Laboratorium dziecięcego szpitala było między innymi miejscem praktyk słuchaczy Medycznego Studium Zawodowego Wydziału Analizy Medycznej oraz prowadziło szkolenia z serologii grup krwi dla specjalizujących się lekarzy, a także kursy hematologiczne dla techników i magistrów analityki podejmujących specjalizację z analityki medycznej. W 2003 roku zostało wpisane do Ogólnopolskiego Rejestru Laboratoriów Medycznych.
Obecnie dysponujące nowoczesnym sprzętem laboratorium Szpitala Pediatrycznego w Bielsku-Białej oferuje bardzo szeroką gamę badań analitycznych i mikrobiologicznych, w tym: badania hematologiczne, biochemiczne, serologiczne, mikrobiologiczne, badania ogólne moczu oraz posiew moczu, badania na obecność narkotyków w moczu, badania na obecność pasożytów w kale, oznaczenia przeciwciał niektórych chorób zakaźnych oraz testy alergologiczne w surowicy krwi. Co ważne odpłatne badania w naszym laboratorium może wykonać każdy, czyli zarówno mały pacjent jak i osoba dorosła, a są one dostępne przez całą dobę.