Aunque el primer caso fue reportado por Hare en 1838, el tumor y síndrome de Pancoast no fueron ampliamente reconocidos sino hasta cuando Pancoast publicó un estudio con 7 pacientes, en 1932.
Una masa apical puede ser detectada casualmente en radiografías de hombro o de columna cervical hechas a pacientes con dolor en dichas regiones o en el brazo. En aquellos casos en los que se sospecha un tumor de Pancoast se deben realizar inicialmente radiografías de tórax. Éstas pueden mostrar solamente un engrosamiento apical en el área del surco superior o directamente una masa pulmonar apical, con o sin evidencia de destrucción del hueso adyacente.
La tomografía computada de tórax es de rutina en la evaluación de los pacientes en quienes se presume un tumor del surco superior, así como en otros pacientes con sospecha de cáncer pulmonar. La misma brinda información crítica sobre el tamaño y la extensión de la masa primaria ayudando al diagnóstico diferencial y dando una idea inicial de la resecabilidad del tumor. También ofrece un screening inicial para la evidencia de metástasis ganglionares, pulmonares, pleurales o en las suprarrenales.
Sin embargo, a causa de la naturaleza axial de la tomografía computada, generalmente no es sensitiva para la determinación del compromiso del plexo braquial, vasos subclavios o de la foramina intervertebral. Por ello se ha incorporado la resonancia magnética nuclear, que brinda una importante información sobre la invasión a través de la pleura y grasa subpleural y del compromiso de los vasos subclavios, plexo braquial y cuerpos vertebrales. Estos factores son críticos para diferenciar entre tumores T3 y T4 del surco superior, con las obvias implicancias en la resecabilidad de los mismos.
La tomografía de emisión de positrones (PET: positron emission tomography) con fluorodesoxiglucosa aparentemente brinda una mayor sensibilidad y especificidad para la detección de metástasis en los ganglios linfáticos mediastinales.