Besteht ein Verdacht auf ein Lungenkarzinom, werden verschiedene Untersuchung zur Diagnosestellung durchgeführt. Hierbei wird geklärt, um welche Tumorart es sich handelt und in welchem Stadium sich die Erkrankung befindet.

Die ersten Untersuchungen beinhalten meist eine vollständige körperliche Untersuchung einschließlich einer Herz- und Lungenfunktionsprüfung, verschiedene Laboruntersuchungen (z.B. Blutbild, Sputum), eine Röntgenaufnahme der Lunge und eine Bronchoskopie mit Gewebeentnahme.

Ist die Diagnose „Lungenkrebs“ gesichert, so werden durch weitere Untersuchungsverfahren wie Computertomographie, Magnetresonanztomographie, Knochenszintigraphie und ggf. Mediastinoskopie das Ausmaß der Erkrankung erfasst. Hierbei wird die Größe des Tumors, der Befall von Lymphknoten und die Bildung von Fernmetastasen (sog. Tochtergeschwülsten) untersucht.