Karcinom pluća je podeljen u dve glavne grupe: sitnoćelijski karcinom pluća (SCLC) i nesitnoćelijski karcinom pluća (NSCLC).

NSCLC je najčešći tip karcinoma pluća, koji čini oko 85% svih slučajeva.

SCLC predstavlja 15–20% slučajeva. Međutim, njegova prognoza je loša: samo oko 2% pacijenata sa dijagnozom SCLC-a ekstenzivnog stadijuma preživljavaju više od pet godina.

SCLC je nazvan po svojim malim ćelijama, čije jedro (kontrolni centar ćelije) zauzima veliki deo ćelije. Ima agresivan klinički tok i visok potencijal za rane metastaze. Bez lečenja, prosečno vreme preživljavanja je samo 3–4 meseca. SCLC je skoro uvek uzrokovan pušenjem. Pošto ima tendenciju da se širi rano, hemioterapija se često preferira u odnosu na hirurški zahvat kao primarna opcija lečenja.

Identifikovanje specifičnog tipa karcinoma pluća je od ključnog značaja, jer SCLC najbolje reaguje na hemioterapiju, dok se drugi tipovi karcinoma pluća (pod zajedničkim nazivom NSCLC) efikasnije leče hirurškim putem i radioterapijom.

NSCLC je najčešći oblik karcinoma pluća, koji čini 85–90% svih slučajeva. Dalje se deli u dve podgrupe:

1. Karcinomi skvamoznih ćelija
2. Neskvamozni ćelijski karcinomi

• Adenokarcinomi: predstavljaju oko 40% svih slučajeva karcinoma pluća i najčešći su podtip nesitnoćelijskog karcinoma pluća. Češće se javljaju kod žena nepušača. Među nepušačima sa dijagnozom karcinoma pluća, adenokarcinom je najzastupljeniji tip. Često se javlja u perifernim delovima pluća i može se pojaviti sa vazdušnim bronhogramima na radiološkom snimku.
• Karcinomi velikih ćelija: čine 10–15% svih slučajeva karcinoma pluća i imaju teže da imaju agresivan tok.

• NOS (engl. not otherwise specified; nije drugačije određeno): karcinom skvamoznih ćelija je centralizovaniji, dok se adenokarcinom i karcinom velikih ćelija obično nalaze u perifernim delovima pluća. Bronhioloalveolarni karcinomi, zbog svojih izrazitih morfoloških karakteristika i razlika u kliničkom ponašanju, klasifikovani su kao podtip adenokarcinoma.