当体检出现下述情况时，医生会怀疑你患有肺癌：
- 锁骨上方有肿大的淋巴结
- 呼吸微弱
- 肺部有异常声音
- 轻敲胸部时会有钝痛
- 瞳孔不规则
- 眼睑下垂
- 一侧手臂无力
- 手臂、胸部或颈部静脉扩张
- 面部肿胀
有些肺癌还会导致血液中某种激素或物质的水平异常升高，例如钙。如果一个人有上述症状，并且没有明显的引发原因，那么医生会考虑可能患上了肺癌。
起源于肺部的肺癌也能够扩散到身体的其他部位，如远端的骨骼、肝脏、肾上腺或大脑。也许初发现癌症是在别的部位，但如果源于肺部，那么也被称之为肺癌。
一旦肺癌有了表现症状，那么通常X检查即能发现。偶然情况下，在为了另一目的拍摄的胸部X线片上，会发现还未引起症状的肺癌。有时需要胸部CT扫描进行更详细的检查。
虽然通过粘液或肺部液体检查可能会发现成熟的癌细胞，但肺癌的确诊需要经过肺活检来证实。
病人进行轻微麻醉后，医生会引导一根轻薄的管子通过鼻经过气道到达肿瘤部位，移除一微小部分组织样本。使用的仪器被称作支气管镜，这项检查被称为支气管镜检查，这对于肺中心的肿瘤是非常有用的。
如果活检确认是肺癌，那么其他检测将会帮助确定癌症类型和癌症的扩散速度。被称之为纵隔镜检查术可以检测淋巴结附近的癌细胞，另外成像技术，例如CT扫描、PET扫描、骨扫描和核磁共振或脑CRT扫描能够检测身体其他部位是否有癌症。
如果肺部有积液，那么可以用针通过胸腔穿刺术来抽出积液，它可以帮助诊断癌症并改善呼吸症状。大约有60%的情况，肺积液检测的癌细胞呈阴性，这时候需要进行视频辅助胸腔镜手术（VATS）来检查肺内力的肿瘤，并准备进行肺活检。
由于唾液、粘液和胸部X线片并不能够有效的发现早期肺癌的小肿瘤，因此，并不推荐每年进行胸部X线片筛查肺癌。
然而，像美国癌症协会和国家癌症研究所这样的机构表示，对于肺癌高风险人群应该每年提供低剂量的螺旋CT扫描筛查。包括吸烟者和年龄55-74岁曾经吸烟者，他们每年吸烟30包或以上，在过去15年里继续吸烟或已经戒烟。一个吸烟指数是指一个人每天吸烟的数量乘上吸烟的年数。他们的指导方针主要基于一项研究显示CT扫描会降低整体死亡几率但会增加需要更多检查的错误示警的可能。
