对于肺癌的诊断，临床上常用的诊断方法主要包括实验室检查、血清学肿瘤标志物检测、影像学检查、组织病理学检查、肿瘤驱动基因检测以及肿瘤免疫治疗相关指标检测等内容。这些内容既是肺癌临床、病理诊断的技术标准，同时也是指导临床疾病治疗和诊疗模式的主要手段，具有着诊断和指导治疗的双重效应。
实验室检查：主要包括血常规、肝肾功能以及其他必要的生化、免疫等检测和凝血功能的检测。
血清学肿瘤标志物检测：在肺癌的诊断过程中，血清中肿瘤标志物，如癌胚抗原（CEA）、神经元特异性烯醇化酶（NSE）、细胞角蛋白19片段（CYFRA21-1）和胃泌素释放肽前体（ProGRP）、鳞状上皮细胞癌抗原（SCCAg）等均是目前临床上常用的肿瘤标志物。这些肿瘤标志物的联合使用，可以极大的提高其在临床应用中的敏感性和特异性。此外，在临床诊断的过程中，肺癌相关的肿瘤标志物还具有指导临床进行辅助诊断、鉴别诊断的作用，同时，还可以协助提示肺癌可能的病理类型的作用。对于检测肿瘤标志物的变化而言，还具有间接提示肿瘤疾病治疗疗效的模式，这样的变化也为肺癌患者的诊疗预后提供了依据。
影像学检查：影像学检查方法始终是肺癌检查的主要手段，目前临床上常用的影像学技术很多，主要包括：X 线胸片、CT、MRI、超声、核素显像、PET -CT等方法。有针对性地采用这些影像学检查模式，主要用于肺癌的影像学诊断、鉴别诊断、临床分期、疾病再分期、评估手术可切除性、疗效监测及预后评估等内容。应该说，影像学检查是无创性检出和评价肺癌的最佳方法之一，影像学检查信息是临床医师判断肺癌预后的主要判断依据，同时也是确定治疗决策的主要手段。即便是如此，在临床实践中，强调的则是根据不同的检查目的，实施有针对性地选择合理、有效地影像学检查方法。
病理学检查：随着科技的发展，肺癌的病理学诊断内容和技术也发生了很大的变化，目前主要包括组织病理学检查、肿瘤驱动基因检测以及肿瘤免疫治疗相关指标检测等内容。其中，组织病理学检查是肺癌诊断的金标准，也是实施肺癌治疗的先决条件，没有组织病理学诊断基础上的肺癌治疗是不可想象的，也是绝不允许的。组织病理学检查也是后续其他检查的基础。在此基础上开展的肿瘤驱动基因检测、肿瘤免疫治疗相关指标检测是临床上指导肺癌疾病治疗模式选择、顺序、适应症、预后、诊疗模式等因素的主要手段，也具有诊断和指导治疗的多重效应。
肺癌的临床分期也是疾病诊断中的主要内容，也是医生对肺癌发生、发展和扩散程度进行评估的主要手段。这些也为肺癌的治疗提供了可靠的检查、治疗方案。此外，实施肺癌分期，也是对治疗方案验证、诊疗中心之间的比较的重要手段。对于每个人的病情均不一样，同时，也没有一个单一的分期适合于所有的人。在肺癌的具体临床分期中，目前不再使用所谓的「早期」「中期」「晚期」进行笼统的区分，在肺癌疾病的诊疗上，更多的则是建议采用更为科学、实用的国际统一的肺癌TNM分期系统进行规范化系统评估。
