ทูลูอิดีนบลูถูกใช้อย่างแพร่หลายในฮิสโทโลยีและพยาธิวิทยาสำหรับการย้อมสีเนื้อเยื่อเพื่อเพิ่มความชัดเจนของโครงสร้างเซลล์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ มันมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะในการเน้นกรดนิวคลีอิก ทำให้มีคุณค่าต่อการระบุนิวเคลียสในตัวอย่างเนื้อเยื่อ สีย้อมนี้ยังใช้ในการตรวจจับเซลล์มัสต์ ซึ่งมีความสำคัญในกระบวนการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน เนื่องจากคุณสมบัติเมตาคโรมาติกของมัน นอกจากนี้ ทูลูอิดีนบลูยังถูกนำมาใช้ในการวินิจฉัยมะเร็งช่องปากและภาวะก่อนมะเร็ง เนื่องจากมันย้อมสีเนื้อเยื่อผิดปกติอย่างเลือกสรร ช่วยในการตรวจพบแต่เนิ่นๆ การประยุกต์ใช้นี้ขยายไปถึงจุลชีววิทยาสำหรับการย้อมสีแบคทีเรียและจุลินทรียาอื่นๆ ให้การมองเห็นที่ชัดเจนสำหรับการวิเคราะห์