À chaque nouveau diagnostic et avant même de pouvoir mettre en place un traitement, des examens d'imagerie médicale doivent être effectués pour mettre en évidence la tumeur. Ces examens sont réalisés pour déterminer son lieu précis, sa taille, son enchevêtrement dans certaines structures, etc. Ils visent aussi à dépister et à évaluer les éventuelles lésions à distance, c'est-à-dire les métastases. Ces examens peuvent comprendre une prise de sang, une TDM, une IRM, une TEP/TDM, une scintigraphie osseuse... ou une combinaison des ces examens. En complément, une médiastinoscopie ou thoracoscopie peut aussi être réalisée.
Une classification TNM est réalisée sur la base de ces examens. Dans cette classification, le T représente la Tumeur, le N le Node (les ganglions lymphatiques) et le M les Métastases. Elle donne à l'équipe traitante une indication du pronostic afin de pouvoir déterminer un traitement optimal et sur mesure du patient.