縱隔腫瘤的診斷主要靠胸部影像學檢查。在診斷縱隔腫瘤時，除判斷縱隔腫塊外，還須鑒別良性或惡性。一般說來，良性腫瘤生長緩慢，除了與附近結構產生粘連外，多數腫瘤邊緣清楚、光滑而完整，特別是囊性者，多呈圓形或卵圓形。而惡性腫瘤則有明顯的分葉狀輪廓，當腫瘤突破包膜時，其輪廓常模糊不清，或呈毛糙不齊現象。兩側縱隔同時增大，有骨質破壞的多為縱隔惡性腫瘤。神經源性良性腫瘤雖可引起鄰近骨質壓迫性損害。動態胸部影像學檢查有助于鑒別診斷良性和惡性縱隔腫瘤，增加快的腫瘤多屬惡性腫瘤。長期存在的原屬良性腫瘤疑有惡性變者，不經組織學檢查，不易最后確定診斷。如經小劑量放射治療后腫瘤陰影縮小者，很可能是惡性腫瘤，特別是惡性淋巴瘤。頸部或鎖骨上腫大淋巴結的活體組織檢查，有助于診斷。