1、影像學檢查
X線檢查是診斷氣胸的重要方法。胸片作為氣胸診斷的常規手段，若臨床高度懷疑氣胸而后前位胸片正常時，應該進行側位胸片或者側臥位胸片檢查。氣胸胸片上大多有明確的氣胸線，即萎縮肺組織與胸膜腔內的氣體交界線，呈外凸線條影，氣胸線外為無肺紋理的透光區，線內為壓縮的肺組織。大量氣胸時可見縱隔、心臟向健側移位。合并胸腔積液時可見氣液面。局限性氣胸在后前位X線檢查時易漏診，側位胸片可協助診斷，X線透視下轉動體位也可發現。若圍繞心緣旁有透光帶應考慮有縱隔氣腫。胸片是最常應用于診斷氣胸的檢查方法，CT對于小量氣胸、局限性氣胸以及肺大皰與氣胸的鑒別比X線胸片敏感和準確。氣胸的基本CT表現為胸膜腔內出現極低密度的氣體影，伴有肺組織不同程度的壓縮萎陷改變。
2、氣胸的容量
就容積而言，很難從X線胸片精確估計。如果需要精確估計氣胸的容量，CT掃描是最好的方法。另外，CT掃描還是氣胸與某些疑難病例（例如肺壓縮不明顯而出現窒息的外科性肺氣腫、復雜性囊性肺疾病有可疑性肺大皰等）相鑒別的唯一有效手段。
3、胸內壓測定
有助于氣胸的分型和治療。可通過測定胸內壓來明確氣胸類型（閉合性、開放性、張力性）的診斷。
4、血氣分析和肺功能檢查
多數氣胸患者的動脈血氣分析不正常，有超過75%的患者PaO2低于80mmHg。16%的繼發性氣胸患者PaO2<55mmhg、paco2>50mmHg。肺功能檢查對檢測氣胸發生或者容量的大小幫助不大，故不推薦采用。
5、胸腔鏡檢查
可明確胸膜破裂口的部位以及基礎病變，同時可以進行治療。