很多疾病都会导致胸腔积液，包括良性疾病、恶性疾病，感染性疾病和非感染性疾病。良性疾病最多见的是结核性胸膜炎，恶性胸腔积液主要原因是原发于胸膜的疾病和继发于胸膜的疾病。原发于胸膜的疾病是原发性胸膜间皮瘤，在恶性胸腔积液里发生的比例很低，大概占5%-6%。大部分恶性胸腔积液是其它肿瘤转移所致，比如肺癌、乳腺癌、淋巴瘤、卵巢癌等，都可以出现胸膜转移，导致恶性胸腔积液。
正常情况下，有10-20mL的液体在胸腔里起润滑作用，从胸壁溢出，再从胸壁小管回吸，可以始终保持平衡，无论做胸部CT还是胸腔彩超，都看不见胸腔积液，只有在发生病变的时候才会有胸腔积液产生。