实验室检查：继发炎症，白细胞可升高。
在病史和体格检查的基础上，一旦怀疑上腔静脉综合征就应进一步明确阻塞的原因、阻塞的部位及阻塞的程度。后前位和侧位胸部X线片有助于诊断。若右肺门有一肿块并右肺上叶阻塞性肺炎，则可能为支气管肺癌所致。恶性淋巴瘤或转移癌常有纵隔淋巴结肿大，胸部X线片也可以清楚显示。CT检查，特别是增强对比，不仅可以明确阻塞部位，而且可了解阻塞的确切机制，是外来压迫?或是腔内血栓形成?或是肿瘤的直接浸润?二维超声图像和传统的断层片虽然对诊断有帮助，但已被高分辨CT和磁共振成像所代替。CT扫描仍有疑问或静脉阻塞的程度需要进一步明确时，可考虑静脉造影或核素扫描。
胸部X线片对非恶性的血栓阻塞或慢性纤维性纵隔炎的诊断没有多大帮助，应行静脉造影及静脉放射性核素扫描。
痰细胞学检查、颈淋巴结活检、胸腔穿刺抽液检查及纤维支气管镜检查可帮助病理学诊断。
经皮静脉内膜活检也能帮助病理学诊断。
纵隔镜和纵隔活检适用于大多数肺癌患者，但这种检查是很危险的，因为扩张、薄壁、高压的纵隔静脉易受到损伤、出血，应小心。
