يُعد برنامج الطب المخبري من أوائل البرامج الدراسية بكلية الطب والعلوم الصحية، وقد أُدخل في جامعة صنعاء عام 1978م، وتخرجت أول دفعة عام 1979م. ويهدف البرنامج إلى إعداد كوادر مؤهلة للعمل في مختلف مجالات المختبرات الطبية، بما في ذلك الأحياء الدقيقة الطبية، والكيمياء الحيوية، وأمراض الدم، والمناعة، والطفيليات، وبنوك الدم والبيولوجيا الجزيئية. يكتسب الخريج مهارات إجراء الفحوصات المخبرية وتشخيص مسببات الأمراض، وتشغيل الأجهزة المخبرية، وتطبيق معايير الجودة والسلامة الحيوية، وتفسير النتائج وربطها بالحالة السريرية، مع الالتزام بأخلاقيات المهنة والعمل ضمن الفريق الصحي والمساهمة في البحث العلمي وتطوير الخدمات المخبرية. وقد تجاوز عدد خريجي البرنامج في جامعة صنعاء 3000 خريج، كما أُنشئت برامج للدراسات العليا (الماجستير والدكتوراه) في الكيمياء الحيوية، والأحياء الدقيقة، والطفيليات، وأمراض الدم.