После того, как рак легких подозревается по клиническим симптомам и рентгенограмме грудной клетки, пациенты нуждаются в дальнейшем обследовании для уточнения диагностической стадии рака легких: Во-первых, качественное обследование, то есть, есть ли у них рак легких или нет? Методы обследования следующие: исследование мокроты, трахеоскопия, медиастиноскопия, пункционная биопсия, цитология дренажа плевральной жидкости, биопсия из открытой грудной клетки, эксплоративная хирургия и т.д. Диагноз рака легких может быть уточнен путем получения опухолевых тканей или клеток для патологического анализа. ПЭТ-КТ и сканирование костей для уточнения локализации рака легкого, наличия метастазов и места метастазирования. Кроме того, для диагностики рака легкого необходимы также опухолевые маркеры крови, такие как CEA, NSE, CA125 и др.