La diagnostica per immagini comprende la rx del torace convenzionale nelle proiezioni posteriore, anteriore, laterale e, a volte, obliqua o in decubito laterale; la TC, con o senza mezzo di contrasto o ad alta risoluzione; l'angiografia della circolazione polmonare o bronchiale usando mezzi di contrasto e/o metodi di sottrazione digitale; l'ecografia, specialmente della cavità pleurica; la scintigrafia e la RMN. Recenti miglioramenti della RMN hanno fatto dell'angiografia con risonanza magnetica (Magnetic Resonance Angiography, MRA) uno strumento utile nella diagnostica degli emboli delle arterie polmonari di maggiore calibro e le tecniche di TC spirale hanno aumentato la sensibilità della TC per il rilevamento di emboli. Né la MRA né la TC possono sostituire l'angiografia nell'individuare gli emboli polmonari periferici. La broncografia e la stratigrafia convenzionale sono sostanzialmente obsolete.

La diagnostica per immagini di medicina nucleare, come la tomografia a emissione di protoni (Positron Emission Tomography, PET), può completare le tecniche convenzionali di diagnostica per immagini. La PET produce un'immagine dell'attività metabolica piuttosto che l'immagine strutturale anatomica prodotta dalla radiologia convenzionale. La PET individua aree di aumentato metabolismo glucidico e può essere utilizzata in alcune situazioni per distinguere le lesioni benigne da quelle maligne.