肺癌的病因及发病机制尚未明确，但通常和一下因素有关：
吸烟
吸烟是肺癌死亡率进行性增加的首要原因，烟雾的中的有害物质有致癌作用，尤其是容易致使鳞状上皮细胞癌和未分化小细胞癌。同样，被动吸烟者或者环境吸烟也是肺癌的病因之一。戒烟2-15年期间癌变发生的危险进行性减少，此后的发病率相当于终身不吸烟者。
职业致癌因子
现已确认的致使人类肺癌的职业因素包括：石棉、砷、镍、铬、钹、煤焦油、芥子气、三滤甲醚、烟草的加热产物、以及铀、镭等放射性物质衰变时产生的氡和氡子气，电离辐射、微波辐射等。这些因素可使肺癌发生危险性增高3-20倍。
空气污染
包括室内小环境和室外大环境的污染。室内被动吸烟，燃烧燃料，烹饪以及大城市中大气污染，均为肺癌的危险因素。
电离辐射
大剂量的电离辐射可引起肺癌，不同的射线产生的效应也不相同。一般人群中电离辐射部分来源于自然界，部分为医疗照射以及X线诊断的电离辐射。
饮食与营养
较少使用β胡萝卜素的蔬菜和水果,肺癌发病率危险性升高。血清中β胡萝卜素水平低的人,肺癌发生的危险性高。
其他诱因
肺结核是肺癌的发病诱因之一，有结核病患者患肺癌的危险性是正常人的10倍，此外，病毒感染，真菌感染等对肺癌的发生可能也有一定的作用。
遗传、基因改变
现在研究发现，肺癌的发病可能是由外因通过内因发病的疾病，上述的外因可诱发细胞的恶性转化和不可逆性的基因改变。这些基因的改变是长期的、多步骤、随机的产生，包括癌基因的活化、抑制基因的失活和细胞凋零的抑制等，从而导致细胞的生长失去控制。