對於肺癌的診斷檢查，臨床上常用的方法有以下幾種：
1、X線檢查
X線檢查是診斷肺癌最常用的重要手段。通過X線檢查可以瞭解肺癌的部位和大小。早期肺癌病例X線檢查雖尚未能顯現腫塊，但可能看到由於支氣管阻塞引起的局部肺氣腫、肺不張或病灶鄰近部位的浸潤性病變或肺部炎變。
2、支氣管鏡檢查
支氣管鏡檢查是診斷肺癌的一個重要措施。通過支氣管鏡可直接窺察支氣管內膜及管腔的病理變化情况。窺見癌腫或癌性浸潤者，可採取組織供病理切片檢查，或吸取支氣管分泌物作細胞學檢查，以明確診斷和判定組織學類型。但支氣管腺瘤由於血管豐富，不宜作支氣管鏡活組織檢查，以免引起大量出血。支氣管鏡檢查尚可觀察隆突和支氣管的位置、形態、寬度和活動度，必要時採取組織作病理檢查尚有助於瞭解病變的範圍、切除術的可能性和肺切除的範圍。
3、放射性核素檢查
67Ga-枸櫞酸鹽等放射性藥物對肺癌及其轉移病灶有親和力，靜脈注射後能在癌腫中濃聚，可用於肺癌的定位，顯示癌病的範圍，陽性率可達90%左右。
4、細胞學檢查
多數原發性肺癌病人在痰液中可找到脫落的癌細胞，並可判定癌細胞的組織學類型。囙此痰細胞學檢查是肺癌普查和診斷的一種簡便有效的方法。起床後用清水漱口，從肺深部咳出的新鮮痰液或經支氣管鏡沖洗吸出的支氣管內分泌物均可作為檢查標本。多次痰細胞學檢查可提高陽性率。中央型肺癌痰細胞學檢查的陽性率可達70～90%，周圍型肺癌痰檢的陽性率則僅約50%左右，囙此痰細胞學檢查陰性者不能排除肺癌的可能性。
5、縱隔切開術
縱隔鏡檢查難於窺察位於主動脈弓水准下方左側前縱隔的病變情况。少數中央型肺癌病例為了避免不必要的剖胸術產生的不良後果，可考慮施行對身體創傷較少的縱隔切開術。
6、轉移病灶活組織檢查
晚期肺癌病例已有鎖骨上、頸部、腋下等處錶淺淋巴結轉移或出現皮下轉移結節者，可切取轉移病灶組織作病理切片檢查或穿刺抽取組織作塗片檢查，以明確診斷。
7、經皮穿刺活組織檢查
靠近胸壁的腫塊或浸潤性病變疑似周圍型肺癌或彌漫型細支管肺泡癌應用其它診斷方法，未能明確病變性質，病人的身體狀況又不適宜作剖胸探查術的病例，可採用經皮穿刺肺組織活檢。
8、剖胸探查術
肺部腫塊經多種方法檢查和短期試探性治療仍未能明確病變的性質，肺癌的可能性又不能排除，如病人全身情况許可，應作剖胸探查術。術中根據病變情况及病理組織檢查結果，給予相應治療。這樣可避免延誤病情致使肺癌病例失去早期治療的時機。
9、縱隔鏡檢查
主要用於判明中央型肺癌侵犯縱隔的範圍。經胸骨切迹上緣短的橫切口，沿中線縱向切開頸部帶狀肌及氣管前筋膜，用手指在無名動脈與主動脈弓的後方鈍法分離氣管前筋膜，到達氣管隆突區，然後放入縱隔鏡窺察腫大的淋巴結。通過穿刺吸引或切取淋巴結供病理切片檢查。縱隔淋巴結陽性者，特別是對側縱隔淋巴結已有轉移或未分化肺癌是肺切除術的禁忌證。