肿瘤诊断需要进行影像学检查或检查血液指标，比如血液中肿瘤标志物多，或者影像学检查发现肺内占位类似于肿瘤，有分叶、毛刺、胸膜牵拉征等，甚至可能会有胸腔积液，或者远处转移的征象，此时可以检查PET-CT。
PET-CT区别于普通CT，普通CT只是显示有一块组织的影像，但是不能了解组织具体的代谢情况。通过PET-CT可以根据摄取度，大概判断是癌性病变还是感染性病变，或者是结核性病变，从而提示肿瘤情况。
但此时建议到病灶取一块组织，因为肿瘤的诊断依然依靠病理学检查，看到肿瘤细胞才能明确诊断。而胸腔积液涉及到穿刺，在CT引导下经皮肺穿刺活检也是穿刺。
另外，患者可以进行气管镜检查，气管镜检查时可以在镜下取一块组织，如果不做穿刺检查，通过气管镜取得组织也可以。
有些晚期患者的痰中可能会有脱落的肿瘤细胞，此时可以检查痰中的肿瘤细胞，但脱落肿瘤细胞的检查相对存在限制，比较晚期的患者痰中确实有肿瘤细胞，才可能通过这种方式进行诊断。