診斷任何一種疾病，包括肺癌，最重要的是病史和體格檢查，所以為什麼說看病是去看醫生。看醫生時，醫生會仔細問診，包括家族疾病史，以前抽不抽菸，有哪些症狀，症狀持續多長時間了，做過什麼檢查及用過什麼藥等等。
對於肺癌來說，雖然影像學檢查，尤其是胸部CT檢查非常重要，但診斷的金標準是病理診斷。常用的方法包括：
1.支氣管鏡檢查：能不能用支氣管鏡檢查，那得看佔位病變在哪，只有靠近氣道的，才有可能做支氣管鏡，如果靠胸壁的，支氣管鏡是取不到病灶的。所以對於中央型肺癌來說，一般使用纖維支氣管鏡或者超聲氣管鏡檢查，鏡下所見範圍較廣，可清楚觀察氣管、主支氣管、葉支氣管、段和亞段的支氣管病變，檢查者可在各個葉、段支氣管病變或表現異常部位照相、刷片及取活檢。腫物伴浸潤病變者活檢陽性率可達90%以上，刷檢陽性率一般多為70%〜80%，腫物呈管壁浸潤者刷檢更重要，因為刷檢取樣的面積大，陽性率高，兩者結合可提高診斷陽性率。
2.肺穿刺活檢：CT引導下經皮肺穿刺活檢是一種相對安全，準確有效的診斷方法，對於肺周圍的病變，尤其是靠近胸膜的病灶，常規使用肺穿刺活檢，有細針活檢及粗針活檢，各有利弊，細針活檢創傷小，發生出血及氣胸的併發症低，但獲取的標本較小，多為碎塊，細胞破壞明顯，病理診斷準確率相對低一些，而粗針活檢可提供組織學檢查樣本，診斷陽性率可達90%。
3.脫落細胞檢查：有些患者發現時已有大量胸腔積液，可以行胸水脫落細胞檢查，只要找到惡性腫瘤細胞也是可以確診的。咳嗽及痰多的患者也可以反覆留痰液查脫落細胞，但陽性率極低，目前使用較少。
4.手術及術後病理：對於胸部CT出現單個病灶，且CT上描述有深分葉、短粗毛刺、空氣支氣管徵、胸膜凹陷徵、肺血管集中徵以及明顯的強化徵等，都認為是惡性徵象，這時候高度懷疑肺部惡性腫瘤，可以在經過術前評估後直接行手術治療，切除的組織直接送病理科，行病理檢查及免疫組化檢查。
通過以上方法，明確是否是肺癌，屬於肺癌中哪種類型，根據不同的類型選擇不同的治療方案。
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