在病理情況下，如胸膜毛細血管靜水壓增加或膠體滲透壓下降，或者胸腔內負壓和胸腔液內膠體滲透壓增加，均可導致胸腔液產生過多而吸收明顯減少，從而形成病理性胸腔積液(pleural effusion)，又稱為胸水。常見的原因有胸膜或鄰近組織感染，原發性或轉移性腫瘤等。胸腔積液檢查除傳統的細胞學、生物化學及微生物學檢查外，現已發展到應用免疫學和分子生物學方法進一步區別積液的性質。
異常結果：膿胸、胸膜炎、肺結核、肺梗死、胸腔轉移或原發的惡性腫瘤、真菌感染、狼瘡性胸膜炎、乳糜胸、食管穿孔、尿毒癥性胸腔積液等。
需要檢查的人群：有上述膿胸、胸膜炎、肺結核、肺梗死等引起胸腔積液的患者。