Etwa die Hälfte der Mediastinaltumore werden zufällig anhand eines Röntgenbildes entdeckt. Wenn Symptome auftreten, dann sind sie zumeist durch die Kompression des Tumors auf andere Strukturen bedingt. Bei Mediastinaltumoren kann Husten, Kurzatmigkeit, Brustschmerzen, Fieber und Nachtschweiß oder auch Heiserkeit auftreten. In seltenen Fällen kommt es auch zu Bluthusten.

Die Diagnose kann häufig auf Grund der Röntgenaufnahmen oder auch eines Computertomograms des Brustkorbs vermutet werden. Auf Grund der Vielfältigkeit der möglichen verschiedenen Tumore ist es jedoch in den allermeisten Fällen unumgänglich, eine Probe (Biopsie) des Tumors zu erhalten.