Σε αντίθεση με τη συμβατική ακτινογραφία, η οποία λαμβάνει μία εικόνα, ο αξονικός τομογράφος λαμβάνει πολλαπλές εικόνες καθώς περιστρέφεται γύρω από τον ασθενή, προκειμένου να ληφθούν εικόνες από διαφορετικές γωνίες. Έτσι δημιουργούνται τρισδιάστατες (3D) απεικονίσεις των οργάνων και των ιστών.

Η αξονική τομογραφία μας δίνει συγκεκριμένες πληροφορίες σχετικά με το μέγεθος, το σχήμα και τη θέση των πνευμονικών μαζών ή  όζων. Βοηθά επίσης  στην ανεύρεση διογκωμένων λεμφαδένων ή μαζών σε άλλα όργανα που μπορεί να οφείλονται στην εξάπλωση του καρκίνου του πνεύμονα. Πρέπει να επισημάνουμε ότι, ενώ η αξονική τομογραφία μπορεί να δείξει ότι υπάρχει ένας συμπαγής όγκος, δεν μπορεί να καθορίσει επακριβώς τη φύση του, ούτε τη βιολογική συμπεριφορά του (πχ κακοήθης ή καλοήθης). Για τον σκοπό αυτό, απαιτούνται κατά κύριο λόγο ιστολογικές εξετάσεις (βιοψίες).

Ενίοτε πριν από την εξέταση χορηγείται στον ασθενή σκιαγραφικό υλικό είτε ως πόσιμο διάλυμα είτε ενδοφλέβια, έτσι ώστε ορισμένα όργανα και αιμοφόρα αγγεία να είναι ευδιάκριτα και να είναι η εξέταση πιο κατατοπιστική.  Κατά τη διάρκεια της λήψης που διαρκεί μονάχα ελάχιστα δευτερόλεπτα, ο ασθενής πρέπει να παραμένει ακίνητος και να κρατήσει την αναπνοή του.

Σήμερα, χρησιμοποιούμε ευρέως την αξονική τομογραφία χαμηλής δόσης ακτινοβολίας (LDCT) για την προληπτική ανίχνευση καρκίνου του πνεύμονα και για την παρακολούθηση των μεταβολών στους πνευμονικούς όζους. Η δόση ακτινοβολίας της LDCT είναι πέντε φορές χαμηλότερη από εκείνη της συμβατικής αξονικής τομογραφίας.

Οι μαγνητικές τομογραφίες παρέχουν λεπτομερή απεικόνιση των εσωτερικών οργάνων του σώματος  με τη χρήση ραδιοκυμάτων και ισχυρών μαγνητών.

Πριν την διενέργεια μαγνητικής τομογραφίας χορηγείται, κατά κανόνα,  ενδοφλέβια σκιαγραφική χρωστική ουσία για την ευκρίνεια των εικόνων.

Αν και η μαγνητική τομογραφία (MRI) δεν μπορεί να δώσει λεπτομερείς εικόνες του πνεύμονα, σε περιπτώσεις καρκίνου, χρησιμοποιείται  για να διαπιστωθεί εάν ο όγκος έχει εξαπλωθεί στον εγκέφαλο, στην καρδιά, στα αγγεία στη σπονδυλική στήλη και τις πλευρές ή στον νωτιαίο μυελό.

Ο σαρωτής είναι συνήθως ένας στενός θάλαμος στον οποίο ξαπλώνει ο ασθενής. Υπάρχουν μηχανήματα μαγνητικής τομογραφίας ανοιχτού τύπου, για άτομα που νιώθουν άβολα σε μηχάνημα κλειστού τύπου, ωστόσο οι εικόνες ενδέχεται να είναι λιγότερο ευκρινείς. Η μαγνητική τομογραφία διαρκεί αρκετά περισσότερο από την αξονική τομογραφία, ενίοτε έως και 50 λεπτά. Λόγω του δυνατού θορύβου του μηχανήματος, χορηγούνται συχνά ωτοασπίδες στους ασθενείς.

Η εξέταση PET-CT προσδιορίζει εάν ένα παθολογικό εύρημα στην ακτινογραφία ή στην αξονική τομογραφία θώρακος έχει ή δεν έχει αυξημένη μεταβολική δραστηριότητα (δηλαδή αν είναι μια ενεργή αλλοίωση και πιθανόν καρκίνος, λοίμωξη ή φλεγμονή ή αν είναι κάποια ανενεργή βλάβη πιθανόν οφειλόμενη σε παλαιότερη νόσο). 

Στον ασθενή χορηγείται ενδοφλέβια ραδιοφάρμακο, ανάλογο της γλυκόζης. Επειδή τα καρκινικά κύτταρα έχουν ταχύ μεταβολισμό, απορροφούν περισσότερο  τη ραδιενεργή γλυκόζη από ό,τι τα περισσότερα υγιή κύτταρα. Περίπου μία ώρα μετά την έγχυση, μια ειδική κάμερα αποτυπώνει την ακτινοβολία της ραδιενεργού γλυκόζης που απορροφήθηκε από το σώμα του ασθενούς και δημιουργεί μια εικόνα των παθολογικών περιοχών σε ολόκληρο το σώμα.

Το PET-CT scan καθώς είναι ολόσωμο ελέγχει την έκταση, δηλαδή το στάδιο  της νόσου καθώς μας δίνει πληροφορία για το αν υπάρχει εξάπλωση του καρκίνου σε λεμφαδένες, οστά ή άλλα όργανα όλου του σώματος. Οι εξετάσεις ΡΕΤ δεν χρησιμοποιούνται ωστόσο για τη διερεύνηση του εγκεφάλου καθώς τα εγκεφαλικά κύτταρα απορροφούν μεγάλη ποσότητα σακχάρου.

Το PET-CT scan (συνδυασμένη εξέταση ΡΕΤ και Υπολογιστικής τομογραφίας) που κατά κανόνα χρησιμοποιείται σήμερα δεν μπορεί πάντα να διακρίνει  μεταξύ μιας καλοήθους φλεγμονής, λοίμωξης ή κακοήθους νόσου και γι’αυτό όταν ένα άγνωστης αιτιολογίας εύρημα εμφανιστεί στο PET απαιτούνται όμως βιοψίες για να καθοριστεί με ακρίβεια και ασφάλεια ή τελική διάγνωση

Το σπινθηρογράφημα οστών όπως και το ΡΕΤ, βασίζεται στην ακτινοβολία (σπινθηρισμό) του ραδιενεργού υλικού που χορηγείται στον ασθενή και απορροφάται από τις παθολογικές περιοχές του σώματος. Σε διάστημα μερικών ωρών, το ραδιενεργό υλικό βρίσκεται σε περιοχές του οστού που πάσχουν από  καρκίνο αλλά και άλλες παθήσεις. Στη συνέχεια, ο ασθενής ξαπλώνει για 30 λεπτά, ενώ μια κάμερα ανιχνεύει τη ραδιενεργή δραστηριότητα και δημιουργεί μια εικόνα του ανθρώπινου σκελετού.

Δεδομένου ότι η εξέταση ΡΕΤ-CT  είναι ολόσωμη, εντοπίζει τις βλάβες και στα οστά. Συνεπώς αν έχει ήδη γίνει ΡΕΤ-CT  δεν χρειάζεται σπινθηρογράφημα οστών για τη διερεύνηση οστικών εντοπίσεων του καρκίνου του πνεύμονα.