虽然胸腔积液细胞涂片、胸穿胸膜活检和胸腔积液细胞块切片可以进行恶性诊断，但胸膜转移性腺癌和恶性间皮瘤无法识别。主要通过光镜、电镜、组织化学、免疫组化、透明质酸测定等方法识别胸膜转移性腺癌。
诊断恶性间皮瘤的技术有三种，即高碘酸-希夫液进行组织化学染色，免疫过氧化物酶检测和角蛋白和癌胚抗原电子显微镜检测。为了进行这些检查，活检标本必须立即用中性福尔马林液固定，另一小块肿瘤活检标本注定要用于戊二醛液的电镜检查。
1.高碘酸-希夫染色(PAS) 是唯一可靠的组织化学方法。它可以区分恶性胸膜间皮瘤和腺癌。虽然各种转移性腺癌的特点不同，但淀粉酶消化后可诊断为腺癌而不是恶性胸膜间皮瘤。
2.抗体作用于角蛋白和癌胚抗原(CEA)，对于免疫过氧化物酶染色的癌胚抗原，恶性胸膜间皮瘤的染色通常非常浅或无色。相反，腺癌的染色是中等和强烈的。此外，免疫过氧化物酶对角蛋白的研究也表明间皮瘤和腺癌之间存在明显的差异。目前已发现8个标志可用于识别：糖蛋白肿瘤合并72(B72.3)，Leu-Mi，Vi-mentin，血栓调节素、粘蛋白成分、癌抗原125、重碘酸希夫液和淀粉酶。癌胚抗原阳性对腺癌有益100％的特殊性和敏感性。由于癌胚抗原检验常有假阴性，故最好选用2个肿瘤标志，一般使用CEA和B72.3。如果两者对腺癌阳性100％的特殊性和88％敏感性；如果两者均为阴性，则对间皮瘤有影响100％的特殊性和97％的敏感性。
3.电子显微镜检查 恶性胸膜间皮瘤不同于肺、乳腺癌和上胃肠道腺癌是其微绒毛细长、分支、张力丝丰富、无微绒毛的小根和片组；卵巢和子宫内膜转移性腺癌有内部组织变形，包括丰富的粘蛋白滴、大量纤毛和密集的核颗粒。这些变化不存在于间皮瘤中，腺癌的绒毛又短又厚。
