Sepsis kan leda till chock och snabb organsvikt efter en infektion.
En ögonblicksbild på 290 sjukhuspatienter som visade tecken på sepsis fann att endast 12% först undersöktes och behandlades i enlighet med bästa praxis.
Hälsominister Vaughan Gething sade mer behövde göras och han var "öppen" om potentiella alternativ.
Förra året togs över 7 500 personer in på sjukhus med sepsis.
Den kan behandlas effektivt med antibiotika - om den upptäcks tillräckligt snabbt.
Forskning, som kommer att publiceras senare i veckan, leddes av intensivvårdskonsulten Dr Tamas Szakmany.
"Vi har sett i vår studie i år var det stor variation i hur de kliniska grupperna svarade på sepsis," säger Dr Szakmany.
"Det finns viktiga fickor av mycket god praxis och vi har sett att det finns sjukhus, det finns hälsonämnder, där responsen är mindre bra."
Frågan är fokus för BBC Wales' Week In Week Out program, efter walesiska vädermannen Derek Brockway när han undersöker hur hans egen far Cliff dog av sepsis förra året.
Den 30 december 2014 kollapsade 17-åriga Chloe Christopher och dog efter att ha utvecklat sepsis.
Hennes mamma Michelle berättade för Derek Brockway om de hjärtskärande sista ögonblicken i hennes dotters liv.
Den walesiske hälsovårdssekreteraren sade till prognosmakaren: " Vi har fått ett hälsoförbättringsprogram.
"Vi är det första landet i Storbritannien som har detta system för tidig varning... men det har alltid handlat om hur konsekvent det har följts.
"Om vi jämnar ut den variationen kommer vi att rädda fler liv. Så jag skulle inte låtsas för dig eller någon annan att vi är perfekta där vi är."
Georges Gething sade att han överväger om sjukhusen ska undersöka patienter med symptom på samma sätt.
"Jag är öppen för det, absolut", sade han.
"Jag tänker inte fly från val som ska göras för att förbättra tjänsten."
Tidiga indikationer från den andra årliga ögonblicksbilden av Dr Szakmanys team, förväntas publiceras nästa år, tyder på att det har skett en förbättring.
Ett dödligt tillstånd kopplat till 1 500 dödsfall varje år i Wales behandlas inte alltid på samma sätt på walesiska sjukhus, nya forskningsanspråk.