Рак легких может быть первоначально заподозрен в группах высокого риска, имеющих в анамнезе длительное курение, профессиональные канцерогены, воздействие ионизирующего излучения и семейную историю опухолей, при наличии типичных симптомов и признаков, таких как раздражающий удушливый кашель, кровь в мокроте или кровохарканье, одышка, стеснение в груди и необъяснимая истощенность. Диагноз может быть подтвержден путем обнаружения раковых клеток при проведении таких патологических исследований, как визуализация грудной клетки, цитологическое исследование отделяемого мокроты и цитологическое исследование плеврального выпота.