Hastalığın yerine göre bazı durumlarda tanı, bilgisayarlı tomografi eşliğinde iğne ile örnek alma yöntemi ile de koyulabilir. Daha seyrek olarak ameliyatla akciğer dokusundan parça çıkarılarak da (wedge rezeksiyon) tanı koyulabilir. Radyolojik olarak mediastene yayılımdan şüphe ediliyorsa mediasten lenf bezlerinin değerlendirilmesi için EBUS, mediastinoskopi ve bazen video yardımlı torakoskopik cerrahi uygulanır. Biyopsi örneğinin patolojik incelemesi sonucunda kanserin varlığı ve hücre tipi kesinleşir.Akciğer kanseri, yakın bölgede lenf düğümlerine veya başka organlara yayılım göstermeden önce nadiren belirti verdiğinden hastaların çok az bir kısmına erken tanı konur. Erken tanı, çoğu zaman tesadüfen, başka bir hastalık nedeniyle çekilen Akciğer Grafisi (röntgen), Bilgisayarlı Tomografi, Manyetik Rezonans Görüntüleme, PET/CT tetkiklerinde kitlenin görülmesi ile konur.