Se utiliza como screening o cribaje para el diagnóstico precoz del cáncer de cérvix (cuello del útero), aunque no es en si misma una prueba diagnóstica, ya que cuando sus resultados son sospechosos o positivos, se precisa siempre de otras pruebas (biopsia) para diagnosticar la existencia de un cáncer de cuello de útero.
La frecuencia del cáncer de cérvix ha disminuído mucho en los países desarrollados en los últimos 30 años, esto se debe en parte a la realización periódica de las citologías. España presenta una de las tasas de incidencia más bajas del mundo, en el año 1997 la tasa de mortalidad fue de 2,81 por cada 100.000 mujeres.
Desde hace algunos años se conoce que es la infección por diferentes tipos de virus del papiloma humano (HPV) la causante de casi la totalidad del cáncer de cérvix, aunque sólo una muy pequeña proporción de mujeres, de entre las que se confirma la existencia de tipos oncogénicos de HPV, desarrollará cáncer de cérvix. El contagio del HPV se produce por transmisión sexual, lo que puede explicar algunos de los factores de riesgo para el desarrollo del cáncer de cérvix.
No sirve para el diagnóstico de otros cánceres ginecológicos, como el cáncer de ovarios o el cáncer de útero (endometrio).
Mediante la citología vaginal también se obtienen resultados sobre la posible existencia de infecciones vaginales.