फेफड़ों के कैंसर का निदान आमतौर पर छाती के एक्स-रे में एक गांठ या संदिग्ध उपस्थिति का पता चलने से शुरू होता है। रोगी के चिकित्सा इतिहास, तंबाकू उत्पादों (सिगरेट, पाइप, सिगार, आदि) के उपयोग, पर्यावरणीय या व्यावसायिक जोखिमों और परिवार में कैंसर के इतिहास का विस्तृत मूल्यांकन किया जाता है। फेफड़ों के कैंसर के संदेह के मामलों में, डॉक्टर बलगम साइटोलॉजी (गहरी खांसी के माध्यम से ब्रोन्कियल म्यूकोसा से प्राप्त सामग्री की माइक्रोस्कोपिक जांच) का अनुरोध कर सकता है। यह परीक्षण कैंसर कोशिकाओं का पता लगाने के लिए एक सरल और उपयोगी स्क्रीनिंग विधि है। निश्चित निदान के लिए, फेफड़ों के ऊतक की जांच (बायोप्सी) आवश्यक है। यह कैंसर के प्रकार (छोटे सेल या गैर-छोटे सेल) और इसके प्रसार (मेटास्टेसिस) या चरण का निर्धारण करने के लिए महत्वपूर्ण है। गांठ तक पहुंचने का तरीका आमतौर पर कंप्यूटेड टोमोग्राफी (सीटी) मार्गदर्शन के तहत निर्धारित किया जाता है, जिसमें फाइन-नीडल बायोप्सी या ब्रोंकोस्कोपी जैसी विधियों का उपयोग किया जाता है। बायोप्सी सामग्री की पैथोलॉजिकल जांच के बाद फेफड़ों के कैंसर का निदानConfirmed होता है। यदि रोग अन्य अंगों में फैल गया है, तो निदान का समर्थन करने के लिए इन अंगों से भी बायोप्सी ली जा सकती है। एक बार निदान हो जाने के बाद, रोग का स्टेज निर्धारण किया जाता है। फेफड़ों का कैंसर एक प्रकार का कैंसर है जो वर्तमान कैंसर स्क्रीनिंग कार्यक्रमों में शामिल नहीं है, जिससे शुरुआती पहचान (लिम्फ नोड्स या अन्य अंगों में फैलने से पहले) दुर्लभ हो जाती है। शुरुआती चरण में रोग का पता लगने की संभावना लगभग 15% है। जबकि लिम्फ नोड्स में नहीं फैलने वाले मामलों में 5 साल की जीवित रहने की दर 50% है, यह दर आमतौर पर 15% से नीचे गिर जाती है क्योंकि निदान के समय तक रोग अक्सर फेफड़ों के बाहर आस-पास के अंगों में फैल चुका होता है। शुरुआती निदान आमतौर पर नियमित जांच या किसी अन्य स्वास्थ्य समस्या के लिए किए गए परीक्षणों के दौरान आकस्मिक रूप से होता है।