Keuhkoembolian tutkimuksia suunniteltaessa ja löydöksiä tulkittaessa on tärkeintä arvioida ensin diagnoosin todennäköisyys huolellisen anamneesin ja statuksen perusteella.

D-dimeeri on avohoidossa erinomainen keuhkoembolian poissulkututkimus. Ultraäänitutkimuksessa havaittu alaraajan syvä laskimotukos riittää vahvistamaan kliinisen keuhkoemboliaepäilyn.

Tietokonetomografia on useimmissa sairaaloissa helpoimmin toteutettava keuhkoverenkierron kuvantamistutkimus. Keuhkojen perfuusiokartoitus on käypä tutkimus etenkin niillä potilailla, joilla varjoainekuvaus on vasta-aiheinen. Yksittäisissä tapauksissa pulmonaaliangiografia saattaa tulla kysymykseen.

Sydämen ultraäänitutkimus osoittaa helposti keuhkoembolian vaikutukset sydämen oikean kammion toimintaan. Myös biokemialliset sydänmerkkiaineet voivat kohota keuhkoembolian yhteydessä.