肺栓塞有时很难诊断，尤其当患者同时还患有其他心肺疾病的时候。基于这些原因，医生会做一项或多项检查来帮助明确患者的病因。这些检查包括：
- 胸片： 尽管胸片不能诊断肺栓塞，甚至在肺栓塞时可以表现完全正常，但它可用于排除其他有相似症状的疾病。
- 肺组织显像： 这项检查又被称为通气/灌注显像 (V/Q 显像)，它通过小剂量的放射性示踪剂 (放射性同位素)，观察肺组织的通气和血流灌注情况。整个操作一般不超过一小时，但因为这项检查结果不特异，还需要很多其他检查来确认，所以正逐渐被其他更敏感更迅速的检查替代，如螺旋 CT 等。
- 螺旋 CT 扫描： 螺旋 CT 正迅速成为诊断肺栓塞的首选。螺旋 CT 和传统 CT 有以下几点不同：扫描仪持续沿一个螺旋轨道围绕被检查者旋转，产生三维图像；检测病变更精确、更迅速 (螺旋 CT 扫描完肺动脉只需不到20秒，而传统标准 CT 需要20分钟甚至更长)；螺旋 CT 和下述的肺血管造影在肺栓塞检测上几乎同样敏感，而比上面提到的肺组织显像则要敏感得多。
- 肺血管造影： 这项检查能清楚地观察肺内动脉的血流情况。它是诊断肺栓塞最精确的方法，但是对操作者的技术要求很高，而且潜在风险的较大，一般仅用于其它检查无法确诊时。做肺动脉造影时，首先通过大静脉 (通常是腹股沟处的股静脉) 置入一个导管，经右心进入肺动脉，然后向导管内注入造影剂，当造影剂沿着肺内动脉走行时摄片。此项检查可导致暂时性的心律失常，此外，对于肾功能减退的病人，造影剂可能会加重肾脏损伤。尽管多数肾损是暂时的，但偶尔也会引起永久性的损害。这种检查有时还会形成局部的血肿 (血液在腹股沟穿刺部位皮肤下淤积，形成血肿及瘀斑)。
能发现血栓的检查
除了能发现肺栓塞的检查外，还有其他检查能有助于发现静脉内的血栓：
- D二聚体检测： D二聚体为血液中血栓的溶解产物，尽管其它因素也能导致D二聚体升高 (如近期的手术)，但高水平的D二聚体往往提示体内有血栓形成。
- 超声： 超声检查既便捷又无创，对膝盖后方和大腿部位的血栓诊断很敏感，但对于膝盖下方的血栓诊断准确性比较差。
- 静脉造影： 这种检查可发现上肢和下肢任何部位的血栓。做这项检查时，先从足部或踝部置入导管，因为血管在X线上通常不显影，所以要在摄片之前向静脉内注入造影剂使静脉显影。尽管静脉造影能准确发现深静脉血栓，但目前已逐渐被B型超声取代了。
- 核磁共振 (MRI)： 这项检查依靠磁场和无线电波显像，而不是 X 线。但因为 MRI 比较昂贵，目前多仅用于孕妇和肾脏易受造影剂损害的人。
- 血液检查： 如果有血栓家族史、发生过多次血栓或无明显诱因的血栓，医生可能会做一系列血液检查来确定你有没有凝血系统的遗传缺陷。如果确实有遗传学异常，并且发生过血栓，医生可能会建议你终身服用抗凝药物来预防今后的血栓发生。另外，如果基因检查结果有异常，医生可能会建议你家族里的其他成员也做类似的检查。