胸部X線檢查對明確縱隔氣腫的診斷具有決定性的意義。于后前位胸片上可見縱隔胸膜向兩側移位，形成與縱隔輪廓平行的高密度線狀陰影，其內側與縱隔輪廓間為含氣體的透亮影，通常在上縱隔和縱隔左緣較明顯，上述征象應與正常存在的縱隔旁狹窄的透亮帶相區別，其鑒別要點在于Mach帶的外側并無高密度的縱隔胸膜影。此外，部分患者尚可在胸主動脈旁或肺動脈旁發現含氣透亮帶。嬰兒當縱隔內氣體量較多時可顯示胸腺輪廓。縱隔氣腫在側位胸片上表現為胸骨后有一增寬的透亮度增高區域，將縱隔胸膜推移向后呈線條狀陰影，心臟及升主動脈前緣與胸骨間距離增大。X線檢查尚可清晰地顯示同時存在的氣胸以及下頸部和胸部皮下氣腫。
胸部CT檢查：胸部CT因不受器官重疊的影響，對縱隔氣腫顯示較清楚，尤其是當縱隔內積氣量較少，后前位胸片易于識別。