X线各种检查有助于诊断与了解病变范围，为治疗提供帮助。
1.X线透视及胸正侧位片
为纵隔肿瘤主要诊断手段。透视可随意转动体位从多方面观察包块阴影的形态，大小及包块与周围关系，观察肿物有无搏动是否随吞咽上下移位，能否随体位和深呼吸运动而改变形态。缺点：透视无法保存记录，清晰度、对比度不如胸片清晰。
胸片至少要拍胸正侧位平片，胸片可显示肿物部位，形态大小，密度及有无钙化，需要时拍胸斜位片以了解与主动脉的关系。高电压X线摄片可了解纵隔与邻近结构（气管和主支气管）的关系。
透视与胸片结合多数纵隔肿瘤和囊肿均可获初步诊断。当前一些医疗机构往往省去透视方法，这是一个较大的缺陷。随着X线机器电视监视的出现透视仍应保持，尤其胸外医师在术前应亲自透视了解病变情况。
2.断层（体层）摄片
可显示肿物层面结构及与周围器官或组织的关系，尚可断定病变内有无空间及微小钙化弥补平片之不足。
3.CT扫描
CT 检查是无创检查方法之一，对纵隔病变帮助甚大，已广泛应用。可显示纵隔内部解剖及病变部位，能测定肿物密度，协助判断肿瘤的性质，分辨包块内体液、脂肪、钙化斑等（CT平均值，有助判断囊性及实质），CT也可鉴别血管扩张、扭曲或动脉瘤。胸腺肿瘤平片阴性时，CT则较易显示。在肺门区肿大淋巴结及实性包块可与扩张肺动脉区别。CT尚能显示组织间隙的改变为手术切除可能性提供帮助。
4.磁共振（MRI）检查
对纵隔方面MRI较CT更清晰，对较大血管不需造影剂较容易将血管与包块及淋巴结分开。对纵隔淋巴显示也较CT为佳。MRI应用与胸部检查当前更受重视。
5.声波摄影
可显示肿物有无搏动及搏动情况，在纵隔诊断中有助于主动脉瘤与纵隔肿瘤的鉴别，MRI的出现，本方法使用已减少。
6.数字减影血管造影（DSA）
可区别肿物是否来自血管或与血管的关系，对动脉瘤，室壁瘤及肺动脉扩张诊断帮助较大。
7.上消化道钡餐
有助于后纵隔病变与食管的关系，如病变是否来自食管或病变压迫食管，是否移位对膈疝阴性率更高。
8.核素扫描
对胸内甲状腺、良恶性嗜铬细胞瘤、神经肠源性囊肿等有很高的敏感度和特异度。
9.B超检查
B型超声检查无不良反应。可获与CT相似横断层图像。当前利用内镜技术通过食管对纵隔进行检查，可了解食管与纵隔病变关系。惟此项检查尚不普遍。
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