Solitamente la diagnosi di emotorace vengono formulate procedendo con l'esecuzione di una radiografia del torace, anche se l'ecografia viene talvolta utilizzata nelle situazioni di emergenza. Tuttavia, la semplice radiografia planare può non essere in grado di visualizzare piccoli emotoraci, mentre altre modalità di "imaging", come la tomografia computerizzata (TC) o la risonanza magnetica, possono risultare più sensibili. Nei casi in cui la natura di un versamento è in dubbio, un campione del fluido può essere aspirato e analizzato in una procedura chiamata toracocentesi.