轉移性肺癌多數沒有特征性的臨床表現，甚至大多數(2/3)患者沒有癥狀，少數(1/3)患者會出現不同程度的咳嗽、咳痰、咯血、胸痛、氣急等癥狀，且常常伴有原發腫瘤的相關臨床表現，如結直腸癌常有黑便、大便隱血陽性，甚至腹部包塊;肝癌常有腹痛、黃疸、厭食;乳腺癌常有乳腺包塊、局部皮膚“橘皮樣”表現;甲狀腺癌常有頸部包塊;骨肉瘤常伴有骨痛等。

在轉移性肺癌的診斷過程中，一方面，是通過胸部X線片、胸部CT、PET-CT等發現肺部的轉移性病灶，該類病灶可以表現為肺內尤其是下肺單個或多個結節、網格樣浸潤、胸膜上結節及胸腔積液等;另一方面，通過臨床表現和影像學檢查，并最終常依靠獲取肺部轉移病灶或其他部位的可疑原發病灶組織進行病理學檢查，來確定原發腫瘤。

血清腫瘤標志物檢查常有很好的原發病灶“指示”作用。例如，癌胚抗原(CEA)的升高常提示結直腸癌、胰腺癌、胃癌、肝癌、乳腺癌等;甲胎蛋白(AFP)的升高常提示肝癌、睪丸癌或其他生殖細胞腫瘤等;前列腺特異性抗原(PSA)的升高提示前列腺癌;糖鏈抗原125(CA125)的升高常提示肺癌和卵巢癌;神經特異性烯醇化酶(NSE)的升高常提示神經內分泌腫瘤或小細胞肺癌等。