一般而言，纵隔肿瘤阳性体征不多，其症状与肿瘤大小、部位、生长方式、质地、性质等有关。良性肿瘤生长缓慢，可生长到相当大尚无症状或很轻微。相反，恶性肿瘤侵犯程度高，进展迅速，可在较小时已出现症状。
常见症状有胸痛、胸闷、咳嗽、头面部水肿、一侧面部无汗、吞咽困难等。此外，还可出现一些与肿瘤性质相关的特异性症状：如随吞咽上下运动为胸骨后甲状腺肿，咳出头发样细毛或豆腐渣样皮脂为破入肺内的畸胎瘤;伴重症肌无力者为胸腺瘤等。
胸部X线检查：是诊断纵隔肿瘤重要手段。透视检查可观察肿块是否随吞咽上下移动，是否随呼吸有形态改变以及有无搏动等。X线正侧位胸片可显示肿瘤部位、密度、外形、边缘清晰光滑度、有无钙化或骨影等。CT或核磁共振能进一步显示肿瘤与邻近组织器官关系，更是必不可少的检查。必要时可作心血管、支气管造影。超声可鉴别实质性、血管性或囊性肿瘤。放射性核素可协助诊断胸骨后甲状腺肿。颈部肿大淋巴结活检。气管镜、食管镜、纵隔镜检查。胸腔镜纵隔肿物活检。诊断性放射治疗，在短期内能否缩小，有助于鉴别对放射性敏感肿瘤，如恶性淋巴瘤。