根據病史及臨床表現，一般可作出診斷。Ｘ線胸部檢查除證實積液陰影及協助定位外，尚可了解肺、縱隔和心臟病變，對決定胸膜炎病因和性質有很大幫助。胸腔穿刺抽液作常規檢查、化學分析及細菌培養均是診斷的重要措施。
滲出性胸膜炎與細菌性、癌性胸膜炎的鑒別最為重要，也較復雜。
細菌性疾病 肺炎球菌肺炎大多伴有胸膜纖維蛋白滲出，約１０％可發展成為漿液纖維蛋白性胸膜炎。急性起病，有肺炎的臨床經過。胸液多發生于肺炎同側，可發生在肺炎的同時或在其消散后。肺炎經治療后發熱持續不退或體溫下降復又上升，伴有咳嗽、咳膿痰，胸痛，氣促，白細胞計數明顯升高，提示肺炎繼發胸腔感染。胸液白細胞數５，０００～１０，０００／ｍｍ3，中性粒細胞９０％以上，胸液涂片或培養有致病菌生長，可確診。
腫瘤性疾病癌腫侵犯胸膜引起者，胸液的性質大多是血性的，紅細胞常超過１０萬／ｍｍ3，葡萄糖濃度很少低于６０mg/dl。ｐＨ值＞７．４０以上，乳酸脫氫酶＞５００u／dl，癌胚抗原值超過１０～１２ng／ｍl或胸水與血漿癌胚抗原之比＞１，染色體檢查可發現非二倍體細胞及明顯的染色體異常，均可提示惡性胸腔積液。胸膜間皮瘤胸液透明質酸的濃度常超過０．８ｍg/ml。惡性腫瘤引起胸液常大量，且增長迅速。支氣管肺癌（腺癌）常易引起同側胸腔積液，有時盡量抽出胸液后即行Ｘ線檢查，可發現胸部原發病變。淋巴瘤和轉移性胸腔積液常系雙側，常伴雙側肺門淋巴結腫大。從滲液離心沉淀涂片可找到病理細胞，為診斷癌性胸腔積液最常用和特異性最強的方法。胸膜活檢和胸腔鏡檢查有時也能獲得病理證實。