Jatkotutkimuksiin kuuluvat tietokonekerroskuvaus, joissakin tapauksissa lisäksi PET-kuvaus, ja kudosnäytteen ottaminen keuhkokasvaimesta tai mahdollisesta etäpesäkkeestä esimerkiksi keuhkoputkien tähystyksessä tai rintakehän läpi neulanäytteellä. Kudosnäyte tarvitaan mikroskooppista tutkimusta varten syöpätyypin määrittämiseksi. Keuhkosyövän toteamiseen soveltuvia, verestä mitattavia kasvainmerkkiainetutkimuksia ei ole käytössä. Taudin toteamisvaiheessa noin 75 prosentissa tapauksista keuhkosyöpä on paikallisesti edennyt tai levinnyt.