影像学检查是肺癌诊断过程中最为常用，最为重要的检查方法，在肺癌的诊治过程中，临床上会根据不同的检查目的，合理、有效地选择1种或多种影像学检查方法。
肺癌的医学影像学检查方法主要包括X线摄影、CT、MRI、正电子发射计算机断层扫描（PET-CT）、超声、核素显像等方法。影像学检查的各种方法的实施，主要用于肺癌诊断、分期、疗效监测、再分期及预后评估等。
胸部X线摄影
胸部X线摄影是胸部的基本检查方法，通常包括胸部正、侧位片。发现胸部X线影像异常时，应有针对性地选择进一步的影像检查方法。虽然X线摄影空间分辨率较高，但是密度分辨率低于CT，目前多用于常规检查或胸部术后复查等。
胸部CT检查
胸部CT可有效检出早期周围型肺癌、明确病变所在的部位和累及范围，是目前肺癌诊断、分期、疗效评价和随诊的最主要的影像学检查手段。CT检查的优势：密度分辨率高，可检出长径2 mm以上的微小结节及胸部X线摄影时隐秘或重叠区部位（如心影后、横膈上、纵隔旁、锁骨及肋骨投影区下）的病灶；容积采集，通过CT，特别是HRCT薄层重组和三维重建可全面分析并发现对良恶性肿瘤有鉴别意义的影像学特征，也有助于精准随访；对比剂增强检查可提供功能信息和全面评估。使用对比剂除了可提高病灶的定性能力、显示实性病灶的血供情况，还可帮助检出、区分血管和肺门及纵隔有无增大淋巴结，对做出更准确的肺癌临床分期和疗效评价、判断手术切除的可能性等有重要意义。
MRI检查
MRI一般不用于肺癌原发灶的常规检查，但可选择性用于以下情况：判断胸壁或纵隔受侵情况，显示肺上沟瘤与臂丛神经及血管的关系，长径>8mm疑难实性肺结节的鉴别诊断等。MRI检查在肺癌精准疗效评价中有重要潜在价值。另外，推荐使用增强MRI检查判定有无脑转移、局部可疑骨转移及可疑脊髓转移等。
PET-CT检查
PET-CT是诊断肺癌、分期与再分期、手术评估、放疗靶区勾画，尤其合并肺不张或有静脉CT造影禁忌证时、疗效和预后评估的最佳方法之一。PET-CT对于脑和脑膜转移诊断的敏感度相对较差，必要时需与脑部增强MRI联合诊断以提高检出率。推荐有条件者进行PET-CT检查。
超声检查
超声检查常用于检查肺癌患者腹部脏器及浅表淋巴结有无异常，对浅表淋巴结、邻近胸壁的肺内病变或胸壁病变可进行超声引导下穿刺活检，还可用于检查有无胸腔积液及心包积液，并可进行超声定位抽取积液。
骨扫描
骨扫描是判断肺癌患者有无骨转移的常规检查，是筛查骨转移的首选方式。当骨扫描检查发现可疑单发骨转移时，可行局部MRI检查等进一步确认。