1.胸部透视及摄片

可见多变的圆形阴影及肺炎、肺不张、胸腔积液等。胸部断层X线片、CT及MRI检查，可了解肿瘤的大小与肺叶、肺段、支气管的关系。必要时可进行支气管碘油造影。

2.反复痰中查癌细胞

可获阳性结果，有确诊价值。

3.支气管镜检查

可直接观察病变情况，同时可取活组织病理检查及取支气管分泌物涂片查癌细胞。

4.肺穿刺定位准确者

穿刺物涂片检查一般可获得阳性结果，有确诊价值。

5.浅表淋巴结穿刺或活检

当肺部病变尚待证实的肺癌或伴有上纵隔增宽时，可作颈、锁骨上可扪及之淋巴结、皮下可疑肿块，及其他部位可疑癌性淋巴结穿刺抽吸细胞检查或摘取活检，以取得病理组织学的确诊。

胸部影像学

当病人的症状疑为肺癌时，胸部影像学（chest radiograph）检查可提供初步的检查和评估。肺癌在影像学的表现包括如单个肿块、多发肿块、孤立的肺结节等等。另外还有肺门增大、纵隔增宽（可能代表纵膈腔淋巴结转移）、肺不张（atelectasis）、气管支气管狭窄、肺实变，未缓解的的实质浸润、空洞。或其他原因无法解释的肋膜积水（pleural effusion）。

电脑断层（CT）可以提供更多相关资讯，例如说肿瘤的扩散程度及类别，也相较胸部X光片更能发现纵膈腔后的肿瘤。但上述影像学检查仅能够提供诊断上的参考，确诊必须通过细胞病理学（Cytopathology）证实。因此可以通过支气管镜（Bronchoscopy）或CT引导下的组织活检，进行组织病理学（Histopathology）检查的取样。

胸片上肺癌通常表现为一个单一肺结节（solitary pulmonary nodule）。但由于有许多症状类似的疾病，因此仍须配合其他检查以进行鉴别诊断。与肺癌在影像学类似的疾病包含其他肿瘤的转移、错构瘤（hamartomas）、感染肉芽肿（如肺结核、组织孢浆菌症（histoplasmosis）、球霉菌症（coccidioidomycosis）等等），其他导致单个肺结节但不太常见的原因包括支气管源性囊肿（bronchogenic cysts）、腺瘤、动静脉畸形、肺隔离症（pulmonary sequestration）、类风湿结节（rheumatoid nodules）、肉芽肿病伴多血管炎或淋巴瘤。肺癌亦可能在进行其他无关原因做胸部X片或CT扫描时意外发现（incidentaloma）。肺癌需要通过对可疑组织的临床和影像学特征进行组织学检查方能确诊。临床实践指南推荐了肺结节（Nodule (medicine)）的监测频率。CT扫描不应使用过长时间或过于频繁，因为会增加人们接触到的射线量。

毛玻璃样斑块（Ground-glass opacity）（Ground-glass opacity，GGO）是描述胸部照影中的肺部毛玻璃样病灶，过去大多被视为良性变化。但在更进一步的解剖研究后，发现有些GGO具有恶性潜势。良性的GGO包含局部间质纤维化（focal interstitial fibrosis）、发炎，或是出血。恶性的状况则包含异形腺瘤性增生（Atypical adenomatous hyperplasia）（AAH）、原位肺腺癌（Adenocarcinoma in situ of the lung）（AIS），或微侵犯型肺腺癌（Minimally invasive adenocarcinoma of the lung）（MIA），以及鳞屑样为主型肺腺癌（lepidic-predominant invasive adenocarcinomas，LPA）等。由于GGO的恶性几率高达63%，因此在癌早期发现的角色也越显重要。