病理生理特性揭示了腺癌的特异特征。大体观察，肿瘤通常呈圆形或卵圆形，无明显包膜，质地硬实，灰白色切面可见。镜检下，瘤细胞异型性显著，形态各异，包括实性团块、小条索状排列，甚至形成腺腔结构，管状或腺样结构。分化程度较高的肿瘤常有腺腔表现，而硬癌和软癌则根据间质与癌细胞的比例有所不同。
腺癌的特点在于其高度侵袭性，常侵犯血管和淋巴管，导致血行及淋巴转移的发生。肉眼可见，腺癌多位于肺边缘，与周围组织界限清晰，伴随纤维化和胸膜皱缩。穿透胸膜与否对临床分期至关重要，有时需借助弹力纤维染色进行确认。肿瘤内部可能伴有出血和坏死，黏液分泌丰富时，切面可见亮区或黏液样区域。这些外周的肿瘤与支气管关联度低，常引发恶性胸腔积液，因此痰检标本中腺癌含量相对鳞状细胞癌较少。
在显微镜下，支气管腺癌结构多样，有分化良好和差的混合成分。细胞内黏液可通过特殊染色如黏液卡红或PAS染色来确认。乳头状、小管状结构以及罕见的透明细胞、印戒细胞和梭形细胞也可能存在。病理鉴别时，需与间皮瘤区别，尤其在细胞学标本中区分难度较大，需借助其他辅助手段。
与鳞状细胞癌和大细胞癌相比，腺癌细胞更具有一致性，细胞较大，核大，核浆比值高，核仁明显嗜酸性，胞浆中可见空泡，表明黏液分泌。然而，腺癌细胞的边界不如鳞状细胞癌清晰。组织学分级通常为中等分化，但为了区分原发、转移或间皮瘤，免疫组化检查必不可少。
腺癌（adenocarcinoma）为涎腺上皮发生的恶性肿瘤，结构不一，但没有残留的多形性腺瘤的成分。腺癌占涎腺上皮性肿瘤的9%，属于涎腺恶性肿瘤中恶性程度较高的一种。