Функціональні методи дослідження серцево-судинної системи широко застосовуються в діагностиці захворювань серця.
Електрокардіографія (див.) має велике значення в діагностиці інфаркту міокарда, у визначенні його локалізації і поширеності, динамічного спостереження за його перебігом. Вона допомагає в діагностиці аритмій, вад серця, уражень міокарда, перикарда та ін Доповненням до электрокардиографическому методу у вивченні електричних процесів, що відбуваються в серці, служить векторкардиография (див.). Істотно доповнює аускультацію серця фонокардіографія (див. Фонография), так як з її допомогою виявляють різні зміни тонів, уточнюють характер шумів серця, причому таких, які погано уловлюються при аускультації. При тахікардії, аритмії застосування фонокардиографии дозволяє уточнити, в яку фазу діяльності серця (в систолу або діастолу) з'являються шуми, що важливо для діагностики того або іншого пороку серця.
Для вивчення скорочувальної функції міокарда застосовується і ряд інших інструментальних методів дослідження серця: баллістокардіографія (див.), електрокардіографія (запис верхівкового або серцевого поштовху), кінетокардіографія (запис коливань грудної клітини, пов'язаних з діяльністю серця) та ін Электрокимография дозволяє роздільно вивчати скорочення різних відділів серця, що допомагає в діагностиці пороків серця, аневризма серця і т. д. Для оцінки стану серцево-судинної системи застосовуються і такі методи, як сфигмография (див.), флеботонометрия (див.), реографія (див.) та ін.
У діагностиці пороків серця велике значення має вимірювання тиску в порожнинах серця і великих судинах. Одночасно з вимірюванням тиску в порожнинах серця можна брати з них кров для визначення вмісту кисню та вуглекислого газу і вводити в порожнині серця спеціальну фарбу для визначення її циркуляції в крові. За циркуляції фарби визначають багато показників стану кровообігу: систолічний і хвилинний об'єм крові, масу циркулюючої крові, швидкість кровотоку та ін. Замість фарби в порожнині серця можна вводити рентгеноконтрастна речовина (див. Ангіографія) і робити серію знімків, за якими судять про зміни порожнин серця, про направлення струму крові і т. д. Стан кровообігу вивчають також за допомогою радіоізотопів.