（1）按解剖學部位分類
①中央型肺癌。發生在段支氣管至主支氣管的肺癌稱為中央型肺癌，約占3/4，較多見鱗狀上皮細胞癌和小細胞肺癌（SCLC）。
②周圍型肺癌。發生在段支氣管以下的肺癌稱為周圍型肺癌，約占1/4，多見腺癌。
（2）按組織病理學分類
肺癌的組織病理學分類現分為兩大類。
①非小細胞肺癌（NSCLC）。包括鱗狀上皮細胞癌、腺癌、大細胞癌等。
鱗狀上皮細胞癌（簡稱鱗癌）：包括乳頭狀型、透明細胞型、小細胞型和基底細胞樣型。典型的鱗癌細胞大，呈多形性，胞漿豐富，有角化傾向，核畸形，染色深，細胞間橋多見，常呈鱗狀上皮樣排列。
電鏡檢查癌細胞間有大量橋粒和張力纖維束相連接。以中央型肺癌多見，並有向管腔內生長的傾向，早期常引起支氣管狹窄導致肺不張或阻塞性肺炎。癌組織易變性、壞死，形成空洞或癌性肺膿腫。
鱗癌最易發生於主支氣管腔，發展成息肉或無蒂腫塊，阻塞管腔引起阻塞性肺炎。有時也可發展成周圍型，傾向於形成中央性壞死和空洞。
腺癌：包括腺泡狀腺癌、乳頭狀腺癌、細支氣管- 肺泡細胞癌、實體癌黏液形成。典型的腺癌呈腺管或乳頭狀結構，細胞大小比較壹致，圓形或橢圓形，胞漿豐富，常含有黏液，核大，染色深，常有核仁，核膜比較清楚。腺癌傾向於管外生長，但也可循泡壁蔓延，常在肺邊緣部形成直徑2 ～ 4cm 的腫塊。腺癌早期即可侵犯血管、淋巴管，常在原發瘤引起癥狀前即已轉移。肺泡細胞癌或稱細支氣管肺泡癌，有人認為它是分化好的腺癌之壹，發生在細支氣管或肺泡壁。顯微鏡下通常為單壹的、分化好、帶基底核的柱狀細胞覆蓋著細支氣管和肺泡，可壓迫形成乳頭皺褶充滿肺泡。這壹類型的肺癌可發生於肺外周，保持在原位很長時間，或呈彌漫型，侵犯肺葉的大部分，甚至波及壹側或兩側肺。
大細胞癌：包括大細胞神經內分泌癌、復合性大細胞神經內分泌癌、基底細胞樣癌、淋巴上皮瘤樣癌、透明細胞癌、伴橫紋肌樣表型的大細胞癌。可發生在肺門附近或肺邊緣的支氣管。細胞較大，但大小不壹，常呈多角形或不規則形，呈實性巢狀排列，常見大片出血性壞死，癌細胞核大，核仁明顯，核分裂象常見，胞漿豐富，可分巨細胞型和透明細胞型，透明細胞型易被誤診為轉移性腎腺癌。
其診斷準確率與送檢標本是否得當和病理學檢查是否全面有關，電鏡研究常會提供幫助。大細胞癌的轉移較小細胞未分化癌晚，手術切除機會較大。
其他：腺鱗癌、類癌、肉瘤樣癌、唾液腺型癌（腺樣囊性癌、黏液表皮樣癌）等。
②小細胞肺癌（SCLC）。包括燕麥細胞型、中間細胞型、復合燕麥細胞型。
癌細胞多為類圓形或菱形，胞漿少，類似淋巴細胞。燕麥細胞型和中間型可能起源於神經外胚層的Kulchitsky 細胞或嗜銀細胞。細胞漿內含有神經內分泌顆粒，具有內分泌和化學受體功能，能分泌5- 羥色胺、兒茶酚胺、組胺、激肽等肽類物質，可引起類癌綜合征。
在其發生發展的早期多已轉移到肺門和縱隔淋巴結，並由於其易侵犯血管，在診斷時大多已有肺外轉移。