Varie metodiche di imaging biomedico possono essere utilizzate per formulare una diagnosi della condizione. Una radiografia del torace è in grado di rilevare un chilotorace che appare come un'area densa e omogenea che oscura gli angoli costofrenici e cardiofrenici. Le forme più lievi, comunque, si formano lentamente ed è quindi difficilmente visualizzabile mediante radiografia del torace nelle fasi iniziali All'ecografia può apparire come una regione ecoica isodensa senza settazione o localizzazione. Tuttavia, né una normale radiografia del torace né un'ecografia possono differenziare un chilotorace da qualsiasi altro tipo di versamento pleurico.