X線胸片檢查是診斷氣胸的重要方法，可顯示肺受壓程度，肺內病變情況以及有無胸膜粘連、胸腔積液及縱隔移位等。氣胸的典型X線表現為外凸弧形的細線條形陰影，稱為氣胸線，線外透亮度增高，無肺紋理，線內為壓縮的肺組織。大量氣胸時，肺臟向肺門回縮，呈圓球形陰影。大量氣胸或張力性氣胸常顯示縱隔及心臟移向健側。合併縱隔氣腫在縱隔旁和心緣旁可見透光帶。
肺結核或肺部慢性炎症使胸膜多處粘連，發生氣胸時，多呈侷限性包裹，有時氣胸互相通連。氣胸若延及下部胸腔，肋膈角變銳利。合併胸腔積液時，顯示氣液平面，透視下變動體位可見液麵亦隨之移動。侷限性氣胸在後前位胸片易遺漏，側位胸片可協助診斷，或在x線透視下轉動體位可發現氣胸。
CT表現為胸膜腔內出現極低密度的氣體影，伴有肺組織不同程度的萎縮改變。CT對於小量氣胸、侷限性氣胸以及肺大皰與氣胸的鑑別比X線胸片更敏感和準確。
氣胸容量的大小可依據x線胸片判斷。由於氣胸容量近似肺直徑立方與單側胸腔直徑立方的比率[(單側胸腔直徑。一肺直徑。)/單側胸腔直徑。)]，側胸壁至肺邊緣的距離為1cm時，約佔單側胸腔容量的25%左右，2cm時約50%。故從側胸壁與肺邊緣的距離≥2cm為大量氣胸，<2cm為小量氣胸。如從肺尖氣胸線至胸腔頂部估計氣胸大小，距離≥3cm為大量氣胸，<3cm為小量氣胸。
