肺癌确诊的金标准为病理诊断，需依靠部分手段获取组织，包括支气管镜检查，主要对中央型肿瘤取样。还包括穿刺，主要对外周病灶取样，在CT、B超辅助下进行活检，可以判断肿瘤细胞类型是小细胞肺癌，还是鳞状细胞癌、腺癌及其他类型肿瘤。此外，获取组织后做分子病理检测，判断是否存在有意义的靶基因，并选用相应的靶向治疗，在实现较少创伤的情况下，可以获取肿瘤的精准治疗。
若没有病理诊断，如CT、PET-CT、X线等影像学检查，及抽血的血清内癌胚抗原等其他肿瘤标志物检查，均可作为临床参考，提示可能存在肿瘤但并不能确诊。因为肺癌易与其他疾病相混淆，如结核和真菌感染的影像学检查和肿瘤类似，因此需进行病理检查才能确诊，其也是肺癌确诊的金标准。
