Die Verdachtsdiagnose eines Pleuraempyems kann bei den typischen Krankheitszeichen, insbesondere bei einer sich nicht bessernden Lungenentzündung vermutet werden. Bei der körperlichen Untersuchung findet sich häufig eine Abdämpfung des Klopfgeräusches im Bereich des Empyems; bei der Untersuchung mit dem Stethoskop sind die Atemgeräusche im Bereich der Erkrankung häufig abgeschwächt. Bei einer Röntgenaufnahme wird ein Pleuraempyem meist auf Grund eines mehr oder minder scharf begrenzten Schattens vermutet. Die Diagnose eines Empyems muss jedoch durch Laboruntersuchungen und häufig auch durch eine Probengewinnung aus dem eitrigen Material bestätigt werden.

Um eine solche Probe zu gewinnen, versucht man in lokaler Betäubung eine feine Nadel in die Pleurahöhle einzuführen, um dann entsprechendes Material absaugen zu können. Das gewonnene Material wird im Labor untersucht, ferner wird der Versuch unternommen, aus diesem die betreffenden Krankheitserreger anzuzüchten, um sie dann gezielter behandeln zu können.