Τα κυριότερα συμπτώματα από τον καρκίνο του πνεύμονα είναι τα εξής:

• Συνεχιζόμενος βήχας ή αλλαγή προϋπάρχοντος χρόνιου βήχα
• Λοίμωξη του πνεύμονα που δεν περνάει ή υποτροπιάζει συχνά
• Αποβολή αίματος με τα πτύελα
• Βράχνιασμα της φωνής που δεν περνάει
• Λαχάνιασμα και αναπνευστικός συριγμός
• Πόνος του θώρακα κατά το βήχα ή τη βαθιά εισπνοή
• Απώλεια όρεξης και βάρους
• Δυσκολία στην κατάποση
• Μεγάλη κόπωση και υπνηλία

Συνήθως η διάγνωση γίνεται στα πλαίσια της διερεύνησης κάποιων από τα παραπάνω συμπτώματα. Η πρώτη εξέταση που γίνεται είναι συνήθως μια ακτινογραφία θώρακος, στην οποία μπορεί να φαίνεται ο καρκίνος του πνεύμονα.

Ακολούθως, πραγματοποιείται αξονική τομογραφία θώρακος (CT) για τον ακριβή καθορισμό της θέσης του όγκου και την εκτίμηση των λεμφαδένων του μεσοθωρακίου. Στη συνέχεια, είναι απαραίτητη η λήψη βιοψίας από τον καρκίνο ή και από τυχόν ύποπτους λεμφαδένες, αφού ο ιστολογικός τύπος του όγκου σε συνδυασμό με την έκταση της νόσου θα καθορίσουν το είδος της θεραπείας. Η βιοψία γίνεται συνήθως με βρογχοσκόπηση και ορισμένες φορές, όταν αυτό δεν είναι εφικτό, μπορεί να γίνει με διαδερμική παρακέντηση της μάζας υπό απεικονιστική καθοδήγηση με CT. Τέλος, σε κάποιες περιπτώσεις η ταυτοποίηση του όγκου μπορεί να γίνει με κυτταρολογική εξέταση των πτυέλων του ασθενούς.

Άλλες διαγνωστικές εξετάσεις που μπορεί να γίνουν είναι: CT κοιλίας και εγκεφάλου, σπινθηρογράφημα οστών, PET-CT, και ενδοσκοπικό υπερηχογράφημα (EUS).