A maior parte da obstrução do fluxo da veia cava superior é causada por tumores malignos, como o cancro do pulmão, tumores primários do mediastino, linfomas e tumores metastáticos, e também pode ser causada por mediastinite crónica e trombose primária da veia cava superior. Os métodos de exame clínico são os seguintes. A radiografia do tórax pode mostrar uma massa mediastínica superior, gânglios linfáticos mediastínicos e paratraqueais aumentados e líquido pleural. A TC é mais adequada para as pessoas sem achados típicos na radiografia do tórax. A biópsia pulmonar endoscópica ou por autópsia, a biópsia de gânglios linfáticos ou o exame citológico são utilizados para identificar a causa. A TAC ou a RMN do tórax podem ajudar a esclarecer a causa da obstrução da veia cava superior. As imagens de ultra-sons podem visualizar o local da obstrução e o padrão da lesão. A venografia com radionuclídeos pode mostrar a obstrução venosa. A TC de tórax melhorada é importante no diagnóstico da doença, não só para compreender a causa, mas também para visualizar o local e a extensão da obstrução e a circulação colateral, sendo actualmente muito utilizada na prática clínica. Se houver suspeita de malignidade, é também necessária uma biopsia para obter um diagnóstico patológico. Os métodos de biopsia incluem a fibrobroncoscopia, a biopsia por punção guiada por TAC ou a mediastinoscopia.