胸腔積液的檢查方法很多，如X線胸片、胸部CT、胸部B超、正電子發射斷層掃描(PET)、閉式胸膜活檢、CT或超聲引導下胸膜活檢、胸腔鏡檢查和胸腔積液實驗室檢查等。下面僅就臨床上較常用的實驗室檢查作一介紹。
1一般狀狀檢查
漏出液：透明清亮，靜置不凝固，比重＜1.016—1.018，蛋白含量＞30g/L，胸水蛋白/血清蛋白＜0.5，Rivalta試驗(－)。
漏出液常見於慢性心功能不全、腎病綜合片、肝硬化、低蛋白血癥、甲狀腺功能減退、腹膜透析、上腔靜脈阻塞、 縮窄性心包炎和尿胸等。
滲出液：多草黃色，稍渾濁，比重＞1.018，蛋白含量＞30g/L，胸水蛋白/白清蛋白＞0.5，Rivalta試驗(+)。
滲出液常見於結核性胸膜炎、肺炎、惡性腫瘤和風溼性疾病等。黃色膿性胸腔積液常見於膿胸，若有腐臭味，則常為厭氧菌感染，血性胸腔積液常見於惡性腫瘤、肺栓塞、胸部外傷和胸腔手術等；乳白色胸腔積液見於乳糜胸或假性乳糜胸，前者胸腔積液中甘油三酯水平增加，後者則為膽固醇水平增加；黑色胸液可能為麴黴菌感染；巧克力色胸液應考慮阿米巴肝膿腫破潰入胸腔的可能。
漏出液中細胞較少，常＜100×106/L，主要為淋巴細胞和間皮細胞，滲出液中細胞較多，常＞500×106/L，其中各種細胞增多的意義不同：①中性粒細胞為主常見於化膿性胸膜炎和肺炎旁性胸腔積液；②淋巴細胞為主多見於結核性胸膜炎和惡性腫瘤胸膜轉移；③嗜酸粒細胞增多(＞10%)常見於血氣胸、血胸、寄生蟲病、肺嗜酸粒細胞浸潤症(PIE)、Churg-Strauss綜合徵、藥物過敏反應和腫瘤等。胸液中紅血球＞5×109/L時可呈淡紅色，多由惡性腫瘤、肺梗死、胸部外傷和胸腔手術等所致。正常胸液中有少量間皮細胞，惡性腫瘤區域性浸潤或惡性胸膜間皮瘤時，胸液中此類細胞增多， 常＞5%；結核性或化膿性胸膜炎的病變範圍廣泛，胸液中間皮細胞常＜1%。
2pH值
結核性胸腔積液、肺炎旁性胸腔積液、類風溼性胸腔積液和血胸時pH值常＜7.3；膿胸以及食管破裂所致的胸腔積液，pH值更低；系統性紅斑狼瘡、急性胰腺炎所致的胸腔積液及惡性胸腔積液時pH值常＞7.3。
3微生物學檢查
診斷未明確的胸腔積液，如是滲出液，則應做革蘭氏染色找細菌和細菌培養(包括需氧和厭氧菌培養)，坑酸染色找結核菌和結核菌培養，塗片找真菌和真菌培養等。如懷疑寄生蟲病，還應塗片找寄生蟲。做細菌培養時，應在病房把胸腔積液直接接種在培養基上；做結核菌培養時，應在床旁用BACTEC系統做培養接種，該系統所需時間較短且可獲得較高的陽性率。
4葡萄糖
正常人胸液中葡萄糖含量與血中葡萄糖含量相近，並隨血糖升降而改變。漏出液中葡萄含量和血糖相似；滲出液中葡萄糖可被某些細菌分解而減少。化膿性胸腔積液中葡萄糖含量明顯減少，常＜1.12mmol/L；結核性胸膜炎時，約半數病例胸液中葡萄糖含量降低；癌性胸腔積液中葡萄糖含量與血糖相似，當癌細胞廣泛浸潤時，積液中葡萄糖含量降低；類風溼性關節炎所致的胸液中葡萄糖含量往往明顯降低。
5類脂
乳糜胸時，胸液中甘油三酯含量較高＞1.24mmol/L，蘇丹III染色(+)，膽固醇含量不高，常見於縱隔惡性腫瘤、胸腔手術、結核、外傷等。假性乳糜胸胸液中膽固醇含量較高＞5.20mmol/L，蘇丹III染色(-)，甘油三酯含量正常，常見於陳舊性結核性胸膜炎、肝硬化或類風溼性關節炎等引起的陳舊性胸水等。
6酶
乳酸脫氫酶(LDH)：一般認為漏出液中LDH活性較低，胸液LDH/血清LDH＜0.6；滲出液中LDH活性增加，胸液LDH/血清LDH＞0.6。化膿性胸膜炎、肺炎旁性胸腔積液中LDH活性最高，其次是癌性胸腔積液，結核性胸腔積液LDH活性也可增高。 腺苷脫氨酶(ADA)：ADA主要存在於淋巴細胞內，T淋巴細胞中的含量高於B淋巴細胞。結核性胸膜炎時，細胞免疫被啟用，胸水中淋巴細胞增多，故胸腔積液中ADA含量明顯增多(＞45IU/L)，是臨床上診斷結核性胸膜炎的重要依據。需要強調的是，艾滋病(AIDS)合併結核性胸膜炎時，胸水中ADA含量常＜40IV/L。有研究發現，膿胸和類風溼性關節炎所致的胸腔積液中，ADA水平也可升高，臨床上應注意鑑別。
溶菌酶(LZM)：由肉芽腫的上皮細胞、多形核白血球和巨噬細胞產生，在炎性胸腔積液(結核性、化膿性)中，LZM含量明顯增高，胸液LZM/血清LZM＞1.0，而癌性胸腔積液中比值往往＜1.0。
澱粉酶(AMY)：胸液AMY升高常見於急性胰腺炎。胰腺炎伴有胸腔積液時，澱粉酶的溢漏可使胸腔積液中該酶的含量高於血清。部分患者胸痛、呼吸困難比較明顯，可掩蓋腹部症狀，此時胸液中澱粉酶升高可能是胰腺病變的重要依據。另外，10%-14%的惡性胸腔積液中澱粉酶升高，而且原發病變常常不在胰腺內，多見於原發性或轉移性腺癌。食管破裂時，患者唾液腺分泌的澱粉酶直接進入胸腔，可致胸腔積液中該酶明顯升高。