La faccia mediale o mediastinica è concava e tesa fra il margine anteriore e posteriore. In mezzo presenta un'area infossata, l'ilo del polmone attraverso il quale penetrano nell'organo i bronchi, i vasi e i nervi. Nel polmone destro ha una forma rettangolare, mentre a sinistra presenta una forma di racchetta con il manico rivolto verso il basso. Nell'ilo avviene la riflessione della pleura parietale in quella viscerale che si prolunga dal peduncolo polmonare al diaframma formando il legamento triangolare o legamento polmonare che individua una zona preilare e retroilare nella faccia mediale stessa. Davanti e sotto l'ilo è presente anche la fossa cardiaca, più marcata nel polmone sinistro, dove trova posto il cuore.