胸部成像包括使用普通 X 射線、電腦斷層掃描 (CT)、磁共振成像 (MRI)、核掃描（包括正電子發射斷層掃描 (PET) ）和超音波檢查。
除 MRI 外，進行無創成像檢查沒有絕對禁忌症，病人眼睛或大腦中存在金屬物體會妨礙 MRI。
存在永久性起搏器或體內心臟復律除顫器是相對禁忌症。此外，钆用作 MRI 造影劑時，會增加 4 期或 5 期慢性腎病病人或接受透析病人發生腎源性系統性纖維化的風險。钆可能對胎兒有害，通常在懷孕期間避免使用。
X 射線技術
用於胸部成像的 X 射線技術包括
- 普通 X 光檢查
- 透視
- 高分辨率螺旋 CT
- CT血管造影
- 胸部 X 光檢查
胸部 X 光片和透視檢查用於提供肺部和周圍結構的圖像。
胸部X 光片可提供胸部及其周圍結構的圖像，對於識別心臟、肺實質、胸膜、胸壁、膈肌、縱隔和肺門的異常最為有用，它們通常是評估肺部的初始測試。
標準胸部 X 光檢查是從後向前（後前位視圖）拍攝，以最大限度減少 X 射線散射。儘管胸部 CT 提供了更多信息並在很大程度上取代了這些視圖，但可以獲得脊柱前凸資料或斜視圖來評估肺結節，或澄清可能由於疊加結構而導致的異常。側臥位視圖可用於區分自由流動性胸腔積液和局限性胸腔積液，但 CT 或超音波檢查可以提供更多信息，呼氣末視圖可用於檢測小型氣胸。
CT檢查
CT 比胸部 X 光檢查更清楚地定義胸腔內結構和異常，傳統（平面）CT 提供多個 10 毫米厚的胸部橫截面圖像，它的主要優點是廣泛的可用性，缺點是運動偽影和每個 10 毫米切片內組織體積平均的細節有限。
胸部 CT 通常在完全吸氣時進行，成像期間肺部通氣可提供肺實質、氣道和脈管系統之腫塊、浸潤或纖維化等異常發現的最佳視圖。
高分辨率 CT (HRCT) 提供 1 毫米厚的橫截面圖像，HRCT 對於評估特別有幫助
- 間質性肺疾病（例如癌性淋巴管病、結節病、特發性肺纖維化[纖維化肺泡炎]）
- 支氣管擴張
在完全呼氣和完全吸氣時獲取 HRCT 圖像會有所幫助，呼氣成像可以記錄空氣滯留，這是閉塞性細支氣管炎和其他氣道疾病的典型症狀。病人俯臥位時獲得的圖像可以幫助區分由於肺部疾病導致的依賴性肺不張。
當病人在 CT 機架中連續移動時屏住呼吸 8 至 10 秒，螺旋 CT 可提供整個胸部的多平面圖像。對於大多數用途，螺旋 CT 被認為至少與傳統 CT 相當，它的主要優點是速度快、輻射少，並且能夠構建 3 維圖像，軟體還可以生成支氣管粘膜圖像（虛擬支氣管鏡檢查）。它的主要缺點是可用性較低，並且需要閉氣，這對於有症狀的肺部疾病病人來說可能很困難，較新的多排 CT 技術可以通過高分辨率的薄片成像更快速地掃描整個胸部。
CT 血管造影使用靜脈推注不透射線造影劑來突出肺動脈，這有助於診斷肺栓塞。 造影劑用量與傳統血管造影相當，但測試更快、侵入性更小。研究已證實 CT 血管造影對於肺栓塞的檢測具有足夠的準確性，因此它已在很大程度上取代了傳統的肺血管造影，並且除了無法耐受造影劑的病人外，還取代了通氣/灌注 (V/Q) 掃描。
磁共振成像
MRI 在肺部成像中的作用相對有限，但在特定情況下優於 CT，例如評估
- 肺上溝瘤
- 囊腫
- 緊鄰胸壁的病變
對於無法使用靜脈注射造影劑的疑似肺栓塞病人，MRI 有時可以識別大的近端栓塞，但通常在這種疾病中效果有限。
優點包括無輻射暴露、血管結構的良好可視化、沒有骨骼造成的偽影以及出色的軟組織對比度。
缺點包括呼吸和心臟運動、手術時間、MRI 費用以及偶爾存在的禁忌症，其中包括許多植入設備和某些金屬異物。钆造影劑可能對胎兒有害，因此懷孕期間通常避免使用造影劑。
超音波檢查
超音波檢查通常用於促進胸腔穿刺術和中心靜脈導管插入等手術。
超音波檢查對於評估胸腔積液的存在和大小也非常有用，現在通常在病床邊用於指導胸腔穿刺術。床旁/護理點超音波檢查可用於診斷氣胸，並且作為體檢的延伸得到越來越廣泛的應用。
支氣管內超音波檢查 (EBUS) 越來越多地與纖維支氣管鏡結合使用，以幫助定位腫塊和腫大的淋巴結，使用 EBUS 進行經支氣管淋巴結抽吸的診斷率比傳統的非引導技術更高。
核掃描
用於胸部成像的核掃描技術包括
- 通氣/灌注 (V/Q) 掃描
- 正電子發射斷層掃描 (PET)
V/Q掃描
V/Q 掃描使用吸入放射性核素來檢測通氣，使用靜脈注射放射性核素來檢測灌注。通過 6 至 8 個肺部視圖可以檢測到無灌注的通氣區域、無通氣的灌注區域或兩者的匹配增加和減少。
V/Q 掃描最常用於診斷肺栓塞，但已很大程度上被 CT 血管造影所取代。然而，V/Q 掃描仍然適用於慢性血栓栓塞性肺動脈高壓的診斷評估。
分功能通氣掃描對每個肺葉的通氣程度進行量化，用於預測肺葉或肺切除對肺功能的影響，術後 1 秒用力呼氣量 (FEV1) 估計為健康肺部分中通氣示踪劑吸收的百分比乘以術前 FEV1。< 0.8 L 的值（或 < 病人預測值的 40%）表明肺儲備有限，並且手術期發病率和死亡率很可能高得令人無法接受。
正電子發射斷層掃描 (PET)
PET 使用放射性標記的葡萄糖（氟脫氧葡萄糖）來測量組織中的代謝活動，用來診斷
- 肺結節或縱隔淋巴結是否含有腫瘤（代謝分期）
- 先前受輻射、有疤痕的肺部區域是否會復發癌症
PET 在縱隔分層方面優於 CT，因為 PET 可以識別正常大小淋巴結和胸外部位的腫瘤，從而減少縱隔鏡檢查和針吸活檢等侵入性手術的需要。
目前PET的空間分辨率為7至8毫米，因此，該測試對於 < 1 cm 的病變沒有用。 PET 可揭示高達 14% 的病人存在轉移性疾病，而這些病人原本不會被懷疑存在轉移性疾病。PET 的敏感性（80% 至 95%）與組織學組織檢查的敏感性相當。 炎症性病變（例如肉芽腫）可能會出現假陽性結果。生長緩慢的腫瘤（例如支氣管肺泡癌、類癌、某些轉移性癌症）可能會導致假陰性結果。
較新的組合 CT-PET 掃描儀通常用於肺癌診斷和分期。