胸水是中晚期肺癌患者较为常见的并发症，最初可能对生活质量影响还不大，但随着病程进展，会引起呼吸困难、咳嗽、胸痛等症状，对病人的危害甚至超过了肺癌本身。因此，胸水的治疗是肺癌治疗的一个难题。
肺的表面有脏层胸膜，胸廊内有壁层胸膜覆盖。这两层胸膜间有一个腔隙，称胸膜腔。正常情况下，壁层毛国血管的压力大于脏层胸膜，这个压力差使液体不断朋壁层胸膜产生。其中百分之八十至九十为脏层胸膜吸收，百分之十至二十通过浆膜下淋巴管吸收。这种动态平衡使胸膜腔内始终维持数毫升液体，润滑胸膜，减少两层胸膜间的阻力。当胸膜血管和组织内液体的动态平衡遭到破坏时，胸膜腔内液体过度积聚，就产生了胸水。
肺癌患者癌肿逐渐增大，在侵犯胸壁组织以前就压迫肺和脏层胸膜，影响液体和蛋白的重吸收，胸膜腔内液体积聚形成胸水。此时，虽有胸水出现，病人并未进入肺癌晚期。若不作及时处理，胸水不仅产生严重的临床症状，而且容易使肿瘤很快转移到壁层胸膜。
过去的观点认为，胸水是肺癌晚期的标志，是剖胸手术的绝对禁忌证。但临床实践显示，肺癌伴胸水的患者，如果一般情况良好，无对侧淋巴结或远处转移，仍有希望通过手术达到根治的目的。手术切除患瘤的肺叶，剥离有转移的壁层胸膜，加上手术合理的治疗可取得较好疗效。
对于确实无法手术的病人，消除胸水、缓解症状非常重要。胸腔穿刺放液后，可在胸腔内注入化疗药硬和硬化剂，造成胸腔粘连，消除胸水潴留的潜在腔隙。胸水中肿瘤细胞的药敏测试可帮助医生了解肿瘤对不同化疗药物的敏感度，使今后的治疗更有针对性。晚期肺癌患者用胸水培养获得的淋巴细胞，重新注往到胸膜腔内，有半数以上的恶性胸水可得以缓解。