• Röntgen-Thorax – eine unauffällige Aufnahme schließt das Vorliegen eines Bronchialkarzinoms nicht aus!
• Thorakale Computertomographie (CT des Thorax; Thorax-CT)  mit Kontrastmittelgabe – als Basisdiagnostikum mit einem Tumornachweis ab einer Größe von ca. 1,5 cm
• Abdomen-Computertomographie (Abdomen-CT) – zum Ausschluss von vor allem Lebermetastasen; Basisdiagnostikum im präoperativen Staging
• Craniale Computertomographie (cCT; CT des Schädels) oder craniale Magnetresonanztomographie (cMRT) – zum Ausschluss von Hirnmetastasen; Basisdiagnostikum im präoperativen Staging bei Verdacht auf Metastasen
• Skelettszintigraphie (Knochenszintigraphie) – zum Ausschluss von Knochenmetastasen; Basisdiagnostikum beim präoperativen Staging
  
• Bronchoskopie (Lungenspiegelung) mit Biopsie (Gewebeentnahme); nur, wenn therapeutisch relevant
• 18F-Flurodesoxyglucose (FDG-)-Positronenemissionstomographie (PET)-CT – im klinischen Stadium IB-IIIB mit kurativer Behandlungsintention zur Abklärung der Frage, ob mediastinale Lymphknoten verändert bzw. vergrößert sind und ob es Hinweise auf eine Fernmetastasierung (M0-Status) gibt

Je nach Tumortyp und -stadium können weitere diagnostische Maßnahmen angezeigt sein:

• Positronenemissionstomographie (PET) bzw. PET-CT – zur Entdeckung von Metastasen bei Nicht-Kleinzelligem Bronchialkarzinom
  
• Thorakoskopie (Spiegelung der Brusthöhle) – endoskopische Untersuchung der Pleurahöhle zur Evaluation für geplanter Operation
• Mediastinoskopie (Spiegelung des zwischen beiden Lungenflügeln gelegenen Mittel-Raums) [Endosonographie ist sensitiver als Mediastinoskopie]
  - endoskopische Untersuchung des Mediastinums
  - zur Einteilung in die Stadien der Tumorerkrankung und zum Ausschluss von Metastasen (Tochtergeschwülste) der Lymphknoten
• Abdomensonographie
• Transthorakale (durch den Brustkorb hindurch) Feinnadelbiopsie – Probenentnahme bei peripherem Tumor
• Pleurapunktion (Nadel durch Haut, Fett und Muskulatur bis zum Pleuraspalt vorgeschoben) – bei Pleuraerguss; diagnostisch und therapeutisch
• Knochenmarkspunktion – bei pathologischen Blutbild, bei Kleinzelligem Bronchialkarzinom oder fortgeschrittenem Nicht-Kleinzelligem Bronchialkarzinom
• Lungenfunktionsuntersuchung (LuFu) und arterielle Blutgasanalyse – bei Zeichen der respiratorischen Insuffizienz
  
• Röntgen-Kontrastbreischluck – bei Verdacht auf Ösophagusbeteiligung (Beteiligung der Speiseröhre)