胸腔积液主要与胸膜感染、结核性胸腔积液、恶性胸腔积液、间皮瘤和心肾系统疾病的漏出液相鉴别。胸水的影像学、生物化学方面检查是鉴别胸水性质的主要方法。例如，在胸水的阳性镜检和/或活检中结核分枝杆菌的培养提示结核性胸腔积液，增强CT中发现胸膜增厚和结节性病变提示恶性胸腔积液等。
恶性胸腔积液的诊断及表现
1、正侧位胸部X线。大多数恶性胸腔积液患者表现呼吸困难，其胸部X光片显示中度至大量的胸腔积液。
2、胸部超声。一般会发现相对较小的低回声、双凸透镜状肿块触及胸壁，或者较大的肿块具有复杂的回声性。此外，胸部超声在评估有创手术后的肺扩张和快速诊断气胸时非常有效。
3、胸部CT。一般可以发现胸膜病变、其他器官的转移病灶、肺肿块或肺结节>大于1厘米等。
4、胸腔穿刺胸水的细胞学检查是诊断恶性程度最低的侵入性最快的方法，可在胸水中发现癌细胞。
5、生物标志物。恶性胸腔积液中的几种核酸，例如表征~间皮素，CEA，CA15~3，CA125，CYFRA 21~1，免疫细胞表面的受体（CD163+巨噬细胞），细胞外基质蛋白，RNA / DNA水平和序列等都在一定程度上标志着恶性胸腔积液。