对于纵隔肿瘤的诊断除有纵隔包块外，须鉴别良性或恶性，以便制订治疗方案，但在实际工作中常有困难。一般说来，良性肿瘤生长缓慢，除了与附近结构产生粘连外，多数肿瘤边缘清楚、光滑而完整，特别是囊性者，多呈圆形或卵圆形。而恶性肿瘤则有明显的分叶状轮廓，当肿瘤突破包膜时，其轮廓常模糊不清，或呈毛糙不齐现象。两侧纵隔同时增大，有骨质破坏的是恶性肿瘤。神经源性良性肿瘤虽可引起邻近骨质压迫性损害，但不致骨质结构破坏。如病儿有贫血体重减轻和间歇的低热或局部剧烈疼痛，是恶性肿瘤的征象。
定期的X线检查如见肿瘤逐渐增长可能属恶性，但良性肿瘤亦可因感染或出血而迅速增大，长期存在的原属良性肿瘤疑有恶性变者，不经组织学检查不易最后确定诊断。如经小量X线照射后肿瘤阴影缩小，很可能是恶性肿瘤，特别是恶性淋巴瘤。颈部或锁骨上肿大淋巴结的活体组织检查，有助于诊断。在诊断小儿纵隔肿瘤时，通常不需要做食管和气管镜检查及纵隔造影。