大多数纵隔肿瘤，无论良性或恶性，在肿瘤体积较小时，近40%的纵隔肿瘤患者往往没有明显的自觉症状，常在常规体检胸片或其他原因摄胸片时偶尔发现。本病的症状与肿瘤的大小、部位、生长速度和压迫周围组织有关。
肿瘤较大时可压迫肺、支气管、心脏、血管和其他组织，约60%患者出现咳嗽、胸痛、气急、声嘶、吞咽困难、上腔静脉受压和胸腔积液等症状和体征。畸胎瘤如继发感染，可有发热、咳嗽、咳脓痰等症状。而恶性纵隔肿瘤临床还表现有上腔静脉综合征、霍纳(Homer)综合征、声嘶和神经性损伤等。
影像学检查X射线检查对本病的诊断极有价值。X射线透视发现肿瘤有搏动，应先明确是扩张性还是传导性搏动，如为前者，可初步怀疑为动脉瘤。上纵隔肿瘤在X射线透视时若随吞咽而向上移动，可初步诊断为甲状腺肿瘤。正、侧、斜位x射线平片、分层摄片，可明确肿瘤的部位、外形、密度、有无钙化或骨化等，从而初步判断肿瘤的类型。
食管吞钡检查可了解食管或邻近器官是否受压。胸部超声波检查有助于鉴别囊肿和肿块。应用CT检查前纵隔肿瘤、淋巴结肿大、纵隔脂肪组织的病变(如脂肪瘤)比其他任何X射线检查法均可靠。CT诊断纵隔肿瘤，淋巴结肿大准确性可达90%以上。CT能准确地显示纵隔肿块的部位、大小、范围和密度等。CT增强扫描检查可鉴别囊性和实性纵隔肿块、脂肪和钙化组织，明确纵隔肿瘤周围组织和血管组织结构。
应用核磁共振成像(MRl)检查有下列优点：成像参数多;软组织分辨率高;切层方向灵活;图像无骨性伪影;安全可靠，无电离辐射损伤。诊断纵隔肿瘤有独特之处。MRI在纵隔肿瘤的诊断应用频率少于CT。MRI的优点在于：清晰显示血管结构，可鉴别复发性肿瘤和放射纤维化病变;还可清楚地分辨纵隔淋巴结和血管，了解后纵隔肿瘤是否累及椎管，应用正电子发射成像(PET)检查对纵隔肿瘤的诊断尚无定论，但有助于明确肿块性质以及纵隔肿瘤治疗后残余灶的检测。
