肺結節的鑒別診斷包括異物，非肺段性肺炎，結核的支氣管內病灶性肺部表現，系統性真菌病，自身免疫性疾病，和由胸腔外原發癌引起的轉移性病變，孤立性肺結節尤其難鑒別。
孤立性肺結節是一單發病灶，不管其大小，其周圍2/3的周長有肺實質包圍，不與肺門或縱隔相連，不伴肺不張或胸腔積液。引起孤立性肺結節的重要原因有新生物，感染和膠原性血管疾病。約40%的孤立性肺結節是惡性的，其中90%為原發性支氣管癌. 引起感染最常見的原因根據不同的地區可分為粗球孢子菌，莢膜組織胞漿菌或結核分枝桿菌。類風濕關節炎和Wegener肉芽腫病是引起膠原性血管疾病的最常見原因。
對于孤立性肺結節，要首先通過與先前的胸片作比較加以評估。假如病灶在≥2年內無增大，則提示其為良性。CT掃描有助于發現鈣化（一般為良性體征）和結節。
明確新生或增大病灶的病因需培養或組織學檢查。培養的標本和組織可通過經胸針吸，經纖維支氣管鏡活檢，胸腔鏡或胸廓切開術得到。在未獲得特異性診斷之前，病變應視為良性。
良性病變極少引起上腔靜脈綜合征，但結核，真菌感染，胸骨后甲狀腺和主動脈瘤則可能。惡性腫瘤，包括淋巴瘤，霍奇金病，小細胞肺癌，鱗狀細胞癌，生殖細胞腫瘤和乳腺癌常引起上腔靜脈綜合征。