La biopsia dei muscoli e quella dei nervi di norma si eseguono contemporaneamente.
La biopsia dei nervi può aiutare a differenziare un danno assonale da una polineuropatia demielinizzante qualora gli altri test diagnostici non siano stati dirimenti. Bisogna scegliere un nervo che innervi un'area che presenti i segni della malattia.
Se la polineuropatia può essere causata da una vasculite, il campione bioptico deve includere anche una porzione di pelle, in modo da aumentare le possibilità di trovare un'anomalia vascolare.
Se la biopsia dimostrasse che le terminazioni nervose non sono riconoscibili, allora una punch biopsy della pelle a tutto spessore può confermare l'ipotesi di una patologia come una polineuropatia delle piccole fibre.
La biopsia muscolare può permettere di confermare l'ipotesi di una miopatia.