咳や痰（時に血痰）などの感冒様症状で見つかる場合が多いですが、全く症状がなく健診や他の病気の治療中にたまたま撮った胸部レントゲンで見つかる場合も少なくありません。 進行すると呼吸困難や難治性の咳が出現することが多く、他の臓器に転移すれば麻痺（脳転移）、疼痛（骨転移や胸膜転移）などが出現する場合もあります。

喫煙との関係が非常に深く、肺がんの原因の80～90％がタバコと言われています。ただし、若年発症の肺がんや非喫煙者に発症する肺がんもあり、喫煙以外の原因がある場合もあります。

胸部レントゲンや胸部CTなどで胸部異常陰影を見つけます。その後、気管支鏡検査やCTガイド下生検などで、腫瘍から細胞や組織を採取し、顕微鏡で見て確定診断をします。その後、頭部MRI、腹部CT、骨シンチなどで全身の転移を検索し、病期（ステージ）を決定した後に治療方針を決定します。

早期の肺がんでは手術を行います。病期によっては手術後（もしくは手術前にも）抗がん剤治療を行います。 進行肺がんでは、抗がん剤治療もしくは放射線治療と抗がん剤治療を組み合わせた治療を行います。胸に水がたまったりした場合には胸に管を入れて水を抜く場合もあります。