Los timomas a menudo progresan sin síntomas notables y son descubiertos con frecuencia de forma incidental durante exámenes diagnósticos realizados por otras afecciones. A menos que esté significativamente agrandado, un timoma podría no ser visible en una radiografía de tórax estándar. El diagnóstico generalmente implica la identificación de cambios en el tamaño o la forma de la glándula del timo en estudios de imagen como CT, MRI o PET/CT (a menudo realizados por otras razones), seguido de una biopsia. Las muestras de biopsia se pueden obtener mediante biopsia por aspiración con aguja fina (BAAF), mediastinotomía o cirugía toracoscópica videoasistida (VATS). Debido a la precisión diagnóstica relativamente menor de la BAAF, la VATS es el método más comúnmente empleado para obtener un diagnóstico definitivo.