Диагностика направлена не только на подтверждение факта плеврита легкого, но и на выявление его причины.
При физикальном обследовании врач проводит перкуссию (простукивании), при котором обнаруживает притупление звука над областью жидкости, а при аускультации (выслушивании) – ослабление дыхания.
Рентгенография органов грудной клетки – основной метод подтверждения диагноза, который показывает наличие и уровень жидкости. Однако ультразвуковое исследование плевральной полости более точно определяет даже небольшой объем жидкости и помогает выбрать точку для пункции. Компьютерная томография (КТ) позволяет детально оценить состояние плевры, легочной ткани, выявить абсцессы, опухоли, которые могли стать причиной плеврита.
Плевральная пункция (торакоцентез) – лечебно-диагностическая процедура. Врач под местной анестезией и контролем УЗИ вводит иглу в плевральную полость и удаляет жидкость. 
Полученный экссудат отправляют на анализ:
- макроскопически: оценивают цвет, прозрачность, запах (при эмпиеме – мутный, гнойный);
- микроскопия и биохимия: определяют состав;
- бактериологический посев: выявляют возбудителя и его чувствительность к антибиотикам;
- цитология: для исключения опухолевых клеток.