Pri podozrení na rakovinu pľúc je k dispozícii široké spektrum diagnostických postupov a vyšetrení, ktoré toto podozrenie buď potvrdia alebo vyvrátia. Vzhľadom na liečbu je nevyhnutné presne určiť, o aký typ rakoviny pľúc ide a v akom je štádiu.
Röntgenový snímok poskytuje dvojrozmerný obraz hrudných orgánov.
Táto metóda poskytuje podrobnejší a už cielený obraz.. CT dokáže zobraziť aj veľmi malé nádory a zároveň aj ďalšie rozšírenie nádoru.
Magnetická rezonancia dokáže využitím silného magnetického poľa vytvoriť presný obraz nádoru a rôznych okolitých tkanív.
Táto metóda okrem vizualizácie pomáha určiť, či nádorové tkanivo aktívne rastie.
Bronchoskopicky odobratý materiál hlienu je vyšetrený patológom na prítomnosť a charakter nádorových buniek.
V lokálnej alebo celkovej anestézii sa odoberie vzorka poškodeného tkaniva, ktorú následne vyšetrí patológ a určí, o aký histologický typ buniek ide.