在临床上经常会检测的与肺肿瘤相关的肿瘤标志物，主要包括癌胚抗原、细胞角蛋白19片段、鳞状细胞癌抗原、神经元特异性烯醇化酶和前胃泌素释放肽等。
在不同肺癌的病理类型当中，所表达的肿瘤标志物也有明显的不同，比如小细胞肺癌常常会表达神经元特异性烯醇化酶，这个指标可以用来进行小细胞肺癌的辅助诊断和病情的监测，而癌胚抗原在肺腺癌中的表达水平，要高于其他的非小细胞肺癌。有1/3左右的肺鳞癌患者中，可以检测到鳞状细胞癌抗原水平的升高，细胞角蛋白19片段同样对肺鳞癌更加敏感，表达水平显著增高的时候，往往提示肺鳞癌的分期比较晚。此外，前胃泌素释放肽也是小细胞肺癌相对特异性的肿瘤标志物，与神经元特异性烯醇化酶联合检测，可以进一步提高辅助诊断的准确性。