A tüdőrák többnyire tünetek, panaszok kapcsán készült mellkas-röntgenfelvételen kerül felfedezésre. Ritkábban mellkas-röntgenszűréssel vagy egyéb betegség kivizsgálása során készült mellkasfelvételen látott árnyék veti fel a tüdődaganat gyanúját. A betegséget egyértelműen csak a patomorfológiai diagnózis (citológia és/vagy szövettan) igazolja. A daganat kezelése csak igazolt diagnózis a stádiumfelmérést követően lehetséges. A tüdőrák kivizsgálása a noninvazív, képalkotó vizsgálatokat követően invazív mintavételi eljárásokból áll.