對於肺癌的診斷，臨床上常用的診斷方法主要包括實驗室檢查、血清學腫瘤標誌物檢測、影像學檢查、組織病理學檢查、腫瘤驅動基因檢測以及腫瘤免疫治療相關指標檢測等內容。這些內容既是肺癌臨床、病理診斷的技術標準，同時也是指導臨床疾病治療和診療模式的主要手段，具有著診斷和指導治療的雙重效應。
實驗室檢查：主要包括血常規、肝腎功能以及其他必要的生化、免疫等檢測和凝血功能的檢測。
血清學腫瘤標誌物檢測：在肺癌的診斷過程中，血清中腫瘤標誌物，如癌胚抗原（CEA）、神經元特異性烯醇化酶（NSE）、細胞角蛋白19片段（CYFRA21-1）和胃泌素釋放肽前體（ProGRP）、鱗狀上皮細胞癌抗原（SCCAg）等均是目前臨床上常用的腫瘤標誌物。這些腫瘤標誌物的聯合使用，可以極大的提高其在臨床套用中的敏感性和特異性。此外，在臨床診斷的過程中，肺癌相關的腫瘤標誌物還具有指導臨床進行輔助診斷、鑒別診斷的作用，同時，還可以協助提示肺癌可能的病理類別的作用。對於檢測腫瘤標誌物的變化而言，還具有間接提示腫瘤疾病治療療效的模式，這樣的變化也為肺癌患者的診療預後提供了依據。
影像學檢查：影像學檢查方法始終是肺癌檢查的主要手段，目前臨床上常用的影像學技術很多，主要包括：X 線胸片、CT、MRI、超聲、核素顯像、PET -CT等方法。有針對性地采用這些影像學檢查模式，主要用於肺癌的影像學診斷、鑒別診斷、臨床分期、疾病再分期、評估手術可切除性、療效監測及預後評估等內容。應該說，影像學檢查是無創性檢出和評價肺癌的最佳方法之一，影像學檢查資訊是臨床醫師判斷肺癌預後的主要判斷依據，同時也是確定治療決策的主要手段。即便是如此，在臨床實踐中，強調的則是根據不同的檢查目的，實施有針對性地選擇合理、有效地影像學檢查方法。
病理學檢查：隨著科技的發展，肺癌的病理學診斷內容和技術也發生了很大的變化，目前主要包括組織病理學檢查、腫瘤驅動基因檢測以及腫瘤免疫治療相關指標檢測等內容。其中，組織病理學檢查是肺癌診斷的金標準，也是實施肺癌治療的先決條件，沒有組織病理學診斷基礎上的肺癌治療是不可想象的，也是絕不允許的。組織病理學檢查也是後續其他檢查的基礎。在此基礎上開展的腫瘤驅動基因檢測、腫瘤免疫治療相關指標檢測是臨床上指導肺癌疾病治療模式選擇、順序、適應癥、預後、診療模式等因素的主要手段，也具有診斷和指導治療的多重效應。
肺癌的臨床分期也是疾病診斷中的主要內容，也是醫生對肺癌發生、發展和擴散程度進行評估的主要手段。這些也為肺癌的治療提供了可靠的檢查、治療方案。此外，實施肺癌分期，也是對治療方案驗證、診療中心之間的比較的重要手段。對於每個人的病情均不一樣，同時，也沒有一個單一的分期適合於所有的人。在肺癌的具體臨床分期中，目前不再使用所謂的「早期」「中期」「晚期」進行籠統的區分，在肺癌疾病的診療上，更多的則是建議采用更為科學、實用的國際統一的肺癌TNM分期系統進行規範化系統評估。
