A ecografia torácica é excelente método diagnóstico, visto que consegue distinguir coleções líquidas de massas sólidas, entretanto não identifica septações pleurais.

A tomografia computadorizada possibilita distinção anatômica entre pulmão, espaço pleural e parede torácica. Ainda permite adequada distinção entre abscessos pulmonares, derrame pleural, ascite e empiema.

O aspecto purulento do líquido pleural não sugere o diagnóstico de empiema, sendo imprescindível, em todos os casos, o encaminhamento do material para análise bacterioscópica, bacteriológica, cultura para germes aeróbios e anaeróbicos e antibiograma.

Conforme os critérios de Lights, pH > 7,10; glicose > 70 mg/dL e desidrogenase láctica (DHL) < 900 UI/L são as características bioquímicas que caracterizam os derrames parapneumônicos complicados.

O parâmetro bioquímico menos sensível é o pH; o mais sensível é a glicose.