肺癌的组织病理学分类分为两大类：
(1)非小细胞肺癌：①鳞状上皮细胞癌：以中央型肺癌多见，并有向管腔内生长的倾向，早期常引起支气管狭窄导致肺不张或阻塞性肺炎。癌组织易变性、坏死，形成空洞或癌性肺脓肿。②腺癌：以周围性肺癌多见，富血管，故局部浸润和血行转移较鳞癌早，易转移至肝、脑和骨，更易累及胸膜而引起胸腔积液。③大细胞癌：可发生在肺门附近或肺边缘的支气管，其转移较小细胞未分化癌晚，手术切除机会较大。
(2)小细胞肺癌：包括燕麦细胞型和中间细胞型等，胞浆内含有神经内分泌颗粒，能分泌5-羟色胺、儿茶酚胺、组胺、激肽等肽类物质，可引起类癌综合征。肺癌作用于其他系统引起的肺外表现，包括内分泌、神经肌肉、结缔组织、血液系统和血管的异常改变，又称伴癌综合征：①肥大性肺性骨关节病；②分泌促性腺激素，引起乳房发育；③Cushing综合征；④血管升压素分泌失调综合征；⑤神经肌肉综合征；⑥高钙血症；⑦类癌综合征；⑧黑色棘皮症及皮肌炎、硬皮症等。