纵隔肿瘤在形态上与原发或继发的肺肿瘤，肿大淋巴结，血管瘤等有时颇难区别，常用检查方法如下。
1、X线检查
是诊断纵隔肿瘤的重要手段，透视检查可观察肿块是否随吞咽上下移动，是否随呼吸有形态改变以及有无搏动等，由于常见的纵隔肿瘤都有其特定的好发部位，因而后前位和侧位胸部摄片往往能够初步判定肿瘤的类别，体层摄片可准确显示肿块层面结构及其与邻近组织器官的关系，弥补平片的不足，食管吞钡检查可了解食管受压情况，用二氧化碳做纵隔充气造影可了解肿瘤与纵隔组织器官的关系。
2、CT扫描与磁共振检查(MRI)
CT扫描与MRI的应用极大地提高了纵隔肿瘤和囊肿的诊断准确率，CT空间分辨率较高，对显示病变边缘征象，问质性病变与小结病变较MRI好，CT能清楚地显示各种病变的钙化灶，是诊断畸胎瘤的最佳影像方法，MRI在肿瘤与大血管疾病鉴别时不需要造影剂，能够准确地显示血管受侵情况，矢状面和冠状面的图像能够清楚的显示肿瘤的解剖，在判断神经源性肿瘤有无椎管内或硬脊膜内扩展方面优于CT。
3、超声检查
有助于了解肿瘤为囊性或实性，肿瘤的具体位置及其与心脏，大血管等的关系，并能在其指引下穿刺活检。
4、放射性核素扫描
怀疑胸内甲状腺肿，可作放射核素131碘扫描，对异位甲状腺肿，甲状腺瘤的诊断很有帮助。
5、标记物检查
年轻的前纵隔肿瘤病人应行甲胎蛋白(AFP)和B绒毛膜促性腺激素(B-HCG)的检查，若二者之中的一个升高或二者均升高，则有可能是非精原性恶性生殖细胞瘤，后纵隔(脊柱旁)肿瘤的婴儿和儿童应检查肾上腺素和去甲，肾上腺素的水平，以除外神经母细胞瘤等。
6、活体组织检查
方法有纵隔镜检查术，手术探查及经皮穿刺等，纵隔镜不仅能采取标本，还能估计肿瘤切除的可能性。