纵隔肿瘤化验检查多帮助不大。一些较特殊病例则有参考意义。诊断主要依赖辅助检查。
1、X线透视及胸正侧位片
为纵隔肿瘤主要诊断手段，透视可随意转动体位，从多方面观察肿块阴影的形态，大小以及肿块与周围关系，观察肿物有无搏动，是否随吞咽上下移位，能否随体位和深呼吸运动而改变形态。
2、断层(体层)摄片
可显示肿物层面结构及其与周围器官或组织的关系，尚可断定病变内有无空间及微小钙化，弥补平片之不足。
3、CT扫描
CT检查是无创检查方法之一，对纵隔病变帮助甚大，以广泛应用。可显示纵隔内部解剖及病变部位，并能测定肿物密度，协助判断肿瘤的性质，分辨肿块内体液、脂肪、钙化斑等(CT平均值，有助判断囊性及实质)，CT也可鉴别血管扩张、扭曲或动脉瘤。胸腺肿瘤平片阴性时，CT则较易显示。在肺门区肿大淋巴结及实性肿块可与扩张肺动脉区别。CT尚能显示组织间隙的改变为手术切除可能性提供帮助。
4、磁共振(MRI)检查
对纵隔方面MRI较CT更清晰，对较大血管不需造影剂，因此较容易将血管与肿块及淋巴结分开。对纵隔淋巴显示也较CT为佳。MRI应用与胸部检查当前更受重视。
5、声波摄影
可显示肿物有无搏动及搏动情况，在纵隔诊断中有助于主动脉瘤与纵隔肿瘤的鉴别。MRI的出现，本方法使用已逐渐减少。
6、数字减影血管造影(DSA)
可区别肿物是否来自血管或与血管的关系，对动脉瘤、室壁瘤及肺动脉扩张诊断帮助较大。
7、上消化道钡餐
有助于后纵隔病变与食管的关系，如病变是否来自食管或病变压迫食管有否移位，对膈疝阴性率更高。
8、核素扫描
131I扫描对胸内甲状腺的诊断阳性率为54.5％～88.9％。
9、B超检查
B型超声检查可获与CT相似横断层图像。当前利用内镜技术通过食管对纵隔进行检查，可了解食管与纵隔病变关系。惟此项检查尚不普遍。