Die Bronchoskopie ist die wichtigste Methode zur Diagnosestellung.
Diese lichtoptische Untersuchung der Atemwege kann in örtlicher Betäubung oder unter Narkose erfolgen. Bei der Bronchoskopie wird Tumorgewebe gewonnen, welches in der Mehrzahl der Fälle zur Diagnosestellung ausreicht und es dem Pathologen erlaubt, zwischen den verschiedenen Formen von Lungenkrebs zu unterscheiden (kleinzelliges Karzinom, Adenokarzinom, Plattenepithelkarzinom, großzelliges Karzinom). Auch für molekularbiologische Zusatzuntersuchungen genügt das bronchoskopisch gewonnene Gewebe.