肺癌的症狀是不同的，這取決於腫瘤的位置和廣泛程度。肺癌的警告信號並不總是存在或容易識別。肺癌在某些情況下可能不會引起疼痛或其他症狀。肺癌患者可能有以下幾種症狀：
無症狀
在高達25%的肺癌患者中，肺癌最初是在常規胸部X光或CT掃描中發現的，是一個孤立的小腫塊，有時稱為硬幣狀病變，因為在二維X光或CT掃描中，圓形腫瘤看起來像硬幣。這些小而單一的腫塊患者在發現癌症時通常沒有任何症狀。
與癌症相關的症狀
癌症的生長和肺組織及周圍組織的侵襲可能會干擾呼吸，導致咳嗽、氣短、氣喘、胸痛和咳血等症狀。例如，如果癌症侵犯了神經，它可能會引起肩痛，肩痛沿著手臂外側傳播（稱為Pancoast綜合徵），或者聲帶麻痹，導致聲音嘶啞。食道侵犯可能導致吞咽困難（吞咽困難）。如果大氣道阻塞，可能會發生部分肺塌陷，並在阻塞區域引起感染（膿腫、肺炎）。
與轉移相關的症狀
肺癌已經擴散到骨頭上，可能在骨頭受累的部位產生劇烈的疼痛。擴散到大腦的癌症可能會導致許多神經症狀，包括視力模糊、頭痛、癲癇發作或中風症狀，如身體某些部位的虛弱或感覺喪失。
副腫瘤症狀
由腫瘤細胞產生激素樣物質引起的症狀。這些副腫瘤綜合徵最常見於小細胞肺癌，但可發生於任何腫瘤類型。與小細胞肺癌相關的一種常見的副腫瘤綜合徵是癌細胞分泌一種叫做促腎上腺皮質激素（ACTH）的激素，導致腎上腺分泌過多的皮質醇激素（Cushing綜合徵）。非小細胞肺癌最常見的副腫瘤綜合徵是產生一種類似甲狀旁腺激素的物質，導致血液中鈣含量升高。
非特異性症狀
許多癌症（包括肺癌）出現的非特異性症狀包括體重減輕、虛弱和疲勞。抑鬱和情緒變化等心理症狀也很常見。
如果出現與肺癌相關的症狀，尤其有一個新的持續咳嗽或惡化，現有的慢性咳嗽，痰里有血，持續性支氣管炎或反覆呼吸道感染，胸痛，無法解釋的體重減輕和/或疲勞，以及呼吸困難，如呼吸急促或喘息。
臨床上如何診斷肺癌？
醫生使用廣泛的診斷程序和測試來診斷肺癌。其中包括：
病史和體檢可能會顯示出可疑肺癌的症狀或體徵
除了詢問吸菸等癌症發展的症狀和危險因素外，醫生還可能發現呼吸困難、氣道阻塞或肺部感染的跡象。紫紺，由於血液中氧氣不足，皮膚和粘膜呈藍色，提示慢性肺疾病導致功能受損。同樣，甲床組織的改變，也就是所謂的棒棒，也可能表明慢性肺病。
當肺癌出現新症狀時，胸部X光檢查是最常見的第一診斷步驟
胸部X光檢查通常包括從胸部後部到前部以及從側面觀察。像任何X光檢查一樣，胸部X光檢查使病人短暫地暴露在少量的輻射下。胸部X光片可能顯示肺部可疑區域，但無法確定這些區域是否癌變。特別是，醫學專業人員可能會在胸部X光片上發現肺部鈣化結節或良性腫瘤，稱為錯構瘤，這些都類似肺癌。
可以對胸部、腹部和/或大腦進行CT（計算機斷層掃描）掃描，以檢查轉移性腫瘤和肺腫瘤
CT掃描是一種X射線掃描程序，它在計算機的幫助下將多幅圖像結合起來，生成人體的橫截面圖。一台巨大的環形X射線機可以在身體周圍不同角度拍攝圖像。CT掃描的一個優點是在肺結節的檢測上比標準的胸部X射線更敏感，即顯示更多的結節。有時醫學專業人員在掃描前給靜脈注射造影劑，以幫助描繪器官及其位置。最常見的副作用是術前靜脈注射造影劑的不良反應。這可能導致瘙癢、皮疹或麻疹，通常會很快消失。對造影劑的嚴重過敏反應（呼吸困難的危及生命的過敏反應）是罕見的。腹部的CT掃描可以識別肝臟或腎上腺的轉移癌，醫生可以命令頭部的CT掃描顯示腦中轉移癌的存在和範圍。
當需要腫瘤位置的精確細節時，磁共振成像（MRI）掃描可能是合適的
磁共振成像技術利用磁性、無線電波和計算機產生身體結構的圖像。與CT掃描一樣，病人被放置在一張可移動的床上，插入MRI掃描儀。核磁共振掃描沒有已知的副作用，也沒有輻射暴露。核磁共振成像產生的圖像和解析度相當詳細，可以檢測到體內結構的微小變化。有心臟起搏器、金屬植入物、人工心臟瓣膜和其他外科植入結構的人不能用核磁共振掃描，因為磁鐵可能移動這些結構的金屬部分。
正電子發射斷層掃描（PET）是一種特殊的成像技術，它使用壽命短的放射性藥物在體內組織中產生這些藥物的三維彩色圖像
當CT和MRI掃描觀察解剖結構時，PET掃描測量代謝活動和組織功能。PET掃描可以確定腫瘤組織是否正在活躍生長，並有助於確定特定腫瘤內的細胞類型。在PET掃描中，患者接受一種短的半衰期放射性藥物，接收大約兩個胸部X射線的輻射量。根據注射的藥物，藥物在某些組織中的累積量比其他組織多。這種藥物從任何組織中釋放出被稱為正電子的粒子。當正電子在體內遇到電子時，就會發生產生伽馬射線的反應。掃描儀記錄這些伽馬射線並繪製放射性藥物積聚的區域圖。例如，將葡萄糖（人體內的一種常見能源）與放射性物質結合，將顯示葡萄糖在哪裡被迅速利用，例如，在生長中的腫瘤中。PET掃描也可以與CT掃描結合在一起，這種技術稱為PET-CT掃描。綜合PET-CT被證明比單獨的PET掃描能提高分期的準確性。
骨骼掃描創建骨骼圖像
醫生可能會要求進行骨骼掃描，以確定肺癌是否已經轉移到骨骼上。在骨掃描中，少量的放射性物質被注入血液並聚集在骨骼中，特別是在異常區域，如轉移性腫瘤。放射性物質被掃描儀探測到，骨頭的圖像被記錄在一個特殊的膠片上，供永久觀看。
痰細胞學
肺癌的診斷總是需要病理學家對惡性細胞的確認，即使症狀和X光檢查對肺癌有懷疑。最簡單的診斷方法是在顯微鏡下檢查痰。如果腫瘤位於中心位置並侵犯了氣道，這種被稱為痰細胞學檢查的方法可以使腫瘤細胞可視化以便於診斷。這是最無風險和最便宜的組織診斷程序，但其價值有限，因為即使有癌症存在，腫瘤細胞也不會總是出現在痰中。此外，非癌細胞可能偶爾會發生炎症或損傷反應的變化，使它們看起來像癌細胞。
支氣管鏡檢查
通過支氣管鏡檢查氣道（通過插入鼻子或嘴的纖細的光纖探針觀察氣道）可能會顯示出可由病理學家取樣（活檢）診斷的腫瘤區域。使用這種技術，可以對肺中央區域的腫瘤或來自較大氣道的腫瘤進行取樣。支氣管鏡檢查可在同一天門診支氣管鏡檢查室、手術室或醫院病房進行。手術可能不舒服，需要鎮靜或麻醉。雖然支氣管鏡檢查相對安全，但必須由有經驗的肺部專家（肺科醫生或外科醫生）進行。當腫瘤被觀察到並被充分取樣時，準確的癌症診斷通常是可能的。有些病人可能在手術後一到兩天內咳出深棕色的血。更嚴重但罕見的併發症包括大量出血、血液中氧含量降低、心律失常以及鎮靜藥物和麻醉引起的併發症。
針吸活檢
通過皮膚的細針抽吸（FNA），最常用的是放射成像引導，可能有助於從肺部腫瘤結節中提取細胞進行診斷。當肺腫瘤位於肺外周且無法通過支氣管鏡取樣時，針頭活檢尤其有用。在將細針穿過胸壁插入肺部的異常區域之前，醫學專業人員會給病人注射少量的局部麻醉劑。細胞被吸入注射器，在顯微鏡下檢查腫瘤細胞。當來自受影響區域的組織被充分取樣時，該程序通常是準確的，但在某些情況下，可能會錯誤地對鄰近或未受影響區域的肺進行取樣。
胸腔穿刺術
有時肺癌累及肺（胸膜）的內層組織，導致肺和胸壁之間的液體積聚（稱為胸腔積液）。用細針（胸腔穿刺）抽吸這種液體的樣本可以顯示癌細胞並確定診斷。與針吸活檢一樣，氣胸的小風險與該手術有關。
手術方法
如果上述方法均不能確診，則採用手術方法獲取腫瘤組織進行診斷。這包括縱隔鏡檢查（通過手術插入的探針檢查肺部之間的胸腔，並對可能有轉移的腫瘤或淋巴結進行活檢）或開胸手術（打開胸壁進行腫瘤切除或活檢）。在開胸手術中，完全切除肺癌是很少見的，縱隔鏡檢查和開胸手術都有很大的手術風險（併發症如出血、感染、麻醉和藥物治療的風險）。醫生在手術室執行這些程序，病人必須住院治療。
血液檢測
雖然單靠常規血液檢測無法診斷肺癌，但它們可能會揭示伴隨癌症的體內生化或代謝異常。例如，鈣或鹼性磷酸酶水平的升高可能伴隨著轉移到骨骼的癌症。同樣，肝細胞內某些酶的水平升高，包括天冬氨酸轉氨酶（AST或SGOT）和丙氨酸轉氨酶（ALT或SGPT），可能通過轉移到肝臟的腫瘤來提示肝損傷。目前肺癌領域的一個研究熱點是發展一種有助於肺癌診斷的血液檢測方法。
分子檢測
對於晚期非小細胞肺癌，醫護人員進行分子遺傳學檢測，尋找腫瘤的基因突變。導致腫瘤生長的突變是驅動突變。例如，可以進行檢測以尋找上皮生長因子受體（EGFR）和間變性淋巴瘤激酶（ALK）基因的突變或異常。其他可能突變的基因包括MAPK和PIK3。對於腫瘤基因有這些改變的患者，可以採用特定的治療方法。
只有通過一些列不同的檢測，醫生才能確診肺癌，了解其分類，分期，進而提出有效的治療方案。