心內膜心肌組織活檢仍是公認診斷心肌炎的“金標準”。根據Dallas病理組織學診斷標準，心肌炎形態學上定義為：心肌炎性細胞浸潤，并伴有鄰近的心肌細胞壞死。臨界心肌炎則指心肌炎性細胞浸潤無心肌細胞損傷或壞死。心內膜心肌組織活檢受不同患者之間活檢組織的高差異性及部分活檢組織不能檢測到非細胞炎癥過程的局限，因而免疫組織化學法有助于心肌炎的診斷。根據世界衛生組織與國際心臟病學會和協會工作組對于心肌病的定義和分類，心內膜心肌組織活檢免疫組化結果示局灶性或彌漫性單核細胞浸潤時認為是炎癥過程，其中不包括HLAII類分子標志的增強表達。心內膜心肌組織活檢同時可采用分子生物學PCR檢測方式對親心性病毒基因組進行檢測。但是由于受現有設備及臨床經驗影響，心內膜心肌組織活檢尚不能在臨床上廣泛開展。但是，若由經驗豐富的介入專家進行左室或右室的心內膜組織活檢術，必然是相對安全的，其并發癥相對較少(<1%)。研究證實，心內膜心肌組織活檢不僅具有診斷價值同時具有預后評估價值。