應用X線檢查肺結核是最早也是最基本的檢查手段，胸部X線可發現早期的輕微的結核病變。成年人肺結核多發生在肺上部肺尖處，根據結核分類的不同，X線胸片表現的也不一樣。

原發性肺結核在X線表現病灶呈啞鈴形陰影，肺門淋巴結腫大。而血行播散型肺結核急性期時，X線可見整個肺組織出現大小、密度和分佈均勻的粟粒樣結節影，結節直徑在2毫米左右。而轉入亞急性、慢性時血行播散型肺結核，其X線表現是雙上、中肺野為主的大小不等、密度不同和分不均的粟粒狀和結節狀的陰影，新的與陳舊和鈣化的病灶同存。繼發性肺結核可表現浸潤性肺結核，影像上表現的是小片狀或斑點狀陰影，可有空洞。而空洞性肺結核X線表現形態不一，有的如蟲蝕樣空洞，且洞壁不明顯，伴有周圍區域病變的新鮮的薄壁空洞。還有的肺結核形成球樣病變即結核球，結核球內有鈣化或液化壞死而形成空洞，有大部分結核球有衛星灶。有部分肺結核可繼發炎性改變如干酪樣肺炎，X線呈大葉性，密度均勻的磨玻璃樣改變，逐漸出現溶解區，呈蟲蝕樣空洞，可出現播散灶；小葉性X線呈小葉斑片播散病灶，病變多出現雙肺中下部。

隨著肺結核病程的遷延，可形成纖維空洞性肺結核，由於病情反覆遷延，肺組織及功能受損，雙側或單側出現纖維厚壁空洞和廣泛的纖維增生，造成肺門抬高和肺紋理呈垂柳樣，患側肺組織收縮，縱隔向患側移位，常見的有胸膜黏連和代償性肺氣腫。肺結核還可伴有胸膜炎、結核性膿胸改變。