肺大細胞癌確診手段主要是病理學診斷，如細胞學的診斷。肺大細胞癌也可以通過臨床表現診斷，即有沒有典型臨床表現，如咳嗽、咳痰、咯血或者痰血、消瘦等普通肺癌癥狀。另外，患者有X線表現，大部分表現腫塊陰影，甚至有部分患者可能出現阻塞性肺不張。 患者通過支氣管鏡活檢取得病理診斷，或者可以通過肺外經皮肺穿刺取得病理組織進行診斷。患者可以通過痰細胞學診斷，即痰細胞學找到癌細胞也可以明確診斷。另外，大細胞癌的診斷要靠病理科，根據大細胞癌的特征確定大細胞癌的診斷。