应用X线检查肺结核是最早也是最基本的检查手段，胸部X线可发现早期的轻微的结核病变。成年人肺结核多发生在肺上部肺尖处，根据结核分类的不同，X线胸片表现的也不一样。
原发性肺结核在X线表现病灶呈哑铃形阴影，肺门淋巴结肿大。而血行播散型肺结核急性期时，X线可见整个肺组织出现大小、密度和分布均匀的粟粒样结节影，结节直径在2毫米左右。而转入亚急性、慢性时血行播散型肺结核，其X线表现是双上、中肺野为主的大小不等、密度不同和分不均的粟粒状和结节状的阴影，新的与陈旧和钙化的病灶同存。继发性肺结核可表现浸润性肺结核，影像上表现的是小片状或斑点状阴影，可有空洞。而空洞性肺结核X线表现形态不一，有的如虫蚀样空洞，且洞壁不明显，伴有周围区域病变的新鲜的薄壁空洞。还有的肺结核形成球样病变即结核球，结核球内有钙化或液化坏死而形成空洞，有大部分结核球有卫星灶。有部分肺结核可继发炎性改变如干酪样肺炎，X线呈大叶性，密度均匀的磨玻璃样改变，逐渐出现溶解区，呈虫蚀样空洞，可出现播散灶；小叶性X线呈小叶斑片播散病灶，病变多出现双肺中下部。
随着肺结核病程的迁延，可形成 纤维空洞性肺结核，由于病情反复迁延，肺组织及功能受损，双侧或单侧出现纤维厚壁空洞和广泛的纤维增生，造成肺门抬高和肺纹理呈垂柳样，患侧肺组织收缩，纵隔向患侧移位，常见的有胸膜黏连和代偿性肺气肿。肺结核还可伴有胸膜炎、结核性脓胸改变。