肺癌常见的病理类型包括小细胞肺癌和非小细胞肺癌。小细胞肺癌常见于主支气管和叶支气管，中心型占90%~95%，典型表现为大的中心型原发病灶，伴肺门纵膈淋巴结广泛转移，诊断时约2/3有远处转移。小细胞肺癌在光镜下表现为原始的，未分化的小圆细胞肿瘤，电镜可发现粗颗粒的神经内分泌物质，免疫组化可显示嗜银颗粒突触素及其他神经内分泌蛋白，与抗利尿激素分泌异常综合征，库欣综合征以及重症肌无力综合征等，副肿瘤综合征相关。
非小细胞肺癌包括有肺鳞癌和肺腺癌，鳞癌约占肺癌的30%，其中2/3表现为中央型，1/3为周围型，体积可以巨大并有空洞形成，位于中心室合成息肉状图像支气管腔。鳞癌的淋巴和血型转移多见，可直接侵犯纵膈淋巴结，支气管旁和纵膈软组织。术后局部复发，比其他类型肺癌常见。
腺癌是非小细胞肺癌中最常见的病理类型约占40%。腺癌最常见于不吸烟者和既往吸烟者，是女性最常见的病理类型，腺癌可单发多发或表现为弥漫性，发生于外周并累及肺膜是最常见的临床表现。其余可发生于肺中央或支气管部位，弥漫性如双侧肺炎改变，单侧肺内播散结节，广泛胸膜转移或类似恶性胸膜间皮瘤。淋巴和血型转移是其主要播散途径，极易出现区域淋巴结和远处转移。