肺癌的组织病理学分类分为两大类，非小细胞肺癌和小细胞肺癌。非小细胞肺癌包括鳞状上皮细胞癌，简称鳞癌、腺癌、大细胞癌和其它少见的病理类型，如鳞腺癌、类癌、肉瘤样癌，其中最常见的是鳞癌和腺癌。
鳞癌多见于吸烟男性，以中心型肺癌为主，并向管腔内生长，早期可以导致气管狭窄，引起肺不张或阻塞性肺炎，癌组织容易坏死，形成空洞或癌性肺脓肿。腺癌多见于女性，倾向于管外生长，以周围型为主，常在肺周边缘形成2-4cm的肿块，可以长时间保持原位不变，也可以呈弥散型，侵犯肺叶的大部分，腺癌早期可以侵犯血管、淋巴管，常在原发瘤引起症状之前已经发生转移。小细胞肺癌位于肺中心部，偶尔见于周边部，支气管镜活检常为阳性，其发生发展的速度比较快，很早就出现肺门或淋巴结转移，容易侵犯血管，诊断时大多已有肺转移。