恶性胸腔积液为恶性肿瘤胸膜转移或恶性胸膜间皮瘤引起者，前者占恶性胸腔积液病因的90%以上，其中最主要的是肺癌、乳腺癌和淋巴瘤直接侵犯或转移至胸膜所致，约占恶性胸腔积液的75%。其他如泌尿生殖系统肿瘤、胃肠道肿瘤、血液系统肿瘤等也可引起，但多有原发肿瘤的症状和体征，有些病例以胸腔积液作为首发表现，则应仔细寻找病因。有些恶性肿瘤患者其胸腔积液并非由肿瘤直接侵犯或转移至胸膜，而是其他原因引起者，如淋巴管阻塞，则称为“类恶性胸腔积液”（paramalignant pleural effusions）。

肺癌合并胸膜转移颇为常见，易被误诊为结核性胸膜炎，特别是当有大量积液而肺实质情况未明时，易于误诊。凡40岁以上患者出现胸腔积液，无发热，有胸部钝痛、咳血丝痰和消瘦等症状，胸腔积液多呈血性、量大、增长迅速，而结核中毒症状不明显，胸腔积液中未找到抗酸杆菌，胸腔积液CEA升高、胸腔积液/血清CEA＞1、LDH＞500U/L时应考虑恶性胸腔积液的诊断。其他多种肿瘤标志物如糖类抗原CA19-9（CA19-9）、鳞状细胞癌抗原（SCC）、神经元特异性烯醇化酶（NSE）、细胞角蛋白19片段（CYFRA21-1）及端粒酶测定也有助诊断。胸腔积液细胞学检查、经皮针刺闭式胸膜活检、胸部影像学、纤维支气管镜以及胸腔镜等检查，有助于进一步明确诊断和鉴别。

乳腺癌合并胸膜转移为晚期征象，文献报道其发生率仅次于肺癌，约占恶性胸腔积液的25%。国内报告一组乳腺癌170例，其中有5例合并肺与胸膜转移。

淋巴瘤的胸膜侵犯率为7%～30%，霍奇金淋巴瘤（HL）、非霍奇金淋巴瘤（NHL）、淋巴肉瘤等均可引起胸、腹水。淋巴肉瘤所致的胸、腹水可为血性，可被误诊为恶性肿瘤的胸、腹膜转移或结核性多发性浆膜腔炎。HL和NHL并发的胸腔积液多数为少量积液，积液的发生与淋巴管、静脉阻塞有关；部分为中到大量的血性积液则为胸膜转移所致。国内报告一组50例HL，并发胸水及腹水者各9例，其中胸、腹水并存者4例，2例胸、腹水均找到史-雷（Sternberg-Reed）细胞。

恶性胸膜间皮瘤（MPM）是原发性胸膜肿瘤，来源于间皮组织，可区分为局限型与弥漫型。本病临床上少见，多在40岁以上发病。目前认为发病可与石棉接触有关。但国内综合报告310例中，只2.9%有石棉接触史；60.3%病例有胸腔积液，其中3/4为血性胸腔积液。弥漫型胸膜间皮瘤多有胸腔积液，其临床特点是进行性胸痛、呼吸困难、血性胸腔积液及胸膜增厚，此外尚有乏力、体重减轻与刺激性咳嗽；X线胸片检查胸膜呈不规则状、波浪状起伏，或结节状增厚，而不伴有胸廓凹陷，相反甚至可能凸出，与慢性炎症引起胸膜增厚不同。胸腔积液检查可发现肿瘤细胞。胸腔积液透明质酸增高＞250mg/L。

据国内一组30例报告，平均年龄为40.1岁，有下列几种不同的X线征：①胸部孤立性肿块，X线定位来自胸膜，且密度高、边缘光滑，呈分叶状；②多发性胸膜分叶状肿块；③胸膜肿块伴同侧胸腔积液；④胸腔积液在抽液注气之后，X线显示形态不规则的明显胸膜增厚和胸膜上结节影；⑤胸膜肿块并侵蚀邻近软组织或（及）骨质。B超或CT亦显示胸膜有实质性肿块、或胸腔积液伴有明显的胸膜不规则增厚。

如患者有长期石棉接触史，或病变区胸痛进行性加重，或有骨关节疼痛、低血糖症、发热和贫血，或血性胸腔积液抽液后又迅速增长，并有胸腔积液中透明质酸含量增高，或胸膜肿块活检或胸腔积液细胞学检查发现间皮瘤细胞，则诊断更为明确。电视胸腔镜或内科胸腔镜胸膜肺活检术对病变范围观察完整，对组织标本获取确切，并且微创，已成为MPM的最佳诊断和鉴别诊断方法之一。

类恶性胸腔积液（paramalignant effusion）是指在伴发于恶性肿瘤而没有胸膜直接受侵袭或胸腔积液中未找到恶性细胞的胸腔积液。目前关于该类胸腔积液的数据及病因有限。国外报道在975例胸腔积液患者中，恶性胸腔积液占15%，类恶性胸腔积液占16%。后者可表现为漏出液或渗出液，最常见于肺癌患者，其机制可能与淋巴管堵塞有关。