非結核分枝杆菌可引起肺部和肺外病變，臨床表現不一。非結核分枝杆菌肺病臨床表現酷似肺結核，多數病人起病較緩，有咳嗽、咳痰、痰血、低熱、消瘦和乏力等。亦可無明顯症狀或僅略有咳嗽、咳痰，而由肺部X線檢查發現病變。亦可有高熱、畏寒、咳嗽、胸痛，類似肺部急性感染。部分人因合並其他肺部病變，如慢性阻塞性肺病，支氣管擴張症，囊性纖維化、肺結核、肺塵埃沉著病，或合並全身疾病，如糖尿病，或因長期使用糖皮質激素類藥物，以致臨床表現互相混淆，不易辨別、HIV感染及AIDS患者並發非結核分枝杆菌肺病或播散性非結核分枝杆菌病臨床表現更不典型。
非結核分枝杆菌肺外病變包括：淋巴結炎，皮膚軟組織感染，骨關節病變、生殖係統、消化係統和神經係統病變，及全身播散性病變。
非結核分枝杆菌肺病的診斷需結合接觸史，易感性，基礎疾病，臨床表現，胸部X線表現，病原菌檢查，甚至病理組織學檢查，作綜合判斷。
1.胸部X線檢查 胸部X線平片常顯示單、雙側上肺野纖維結節狀陰影，當病情進展時病灶擴大融合，且邊界模糊，並出現薄壁空洞，空洞周圍浸潤及播散病灶較少，慢性空洞呈厚壁和蜂窩狀影，兩肺下葉尖段病灶亦常見。糖尿病及其他免疫抑製者常表現為中、下野小結節狀病灶，較少見胸腔積液，高分辨度胸部CT掃描能更清晰顯示肺部病灶，以及伴隨的多發性支氣管擴張。
2.細菌學檢查 痰和支氣管肺泡灌洗液塗片和培養為最常見的檢查方法，塗片抗酸染色(Ziehl-Neelsen)陽性，但檢出率低，且不能與結核分枝杆菌作鑒別。需作培養和生化檢查如煙酸試驗、過氧化氫酶試驗和芳香硫酸酯酶活性等。
但檢驗費時，不能及早得到檢驗結果，近年有一些快速培養和菌型鑒定方法已有臨床應用，例如BACTEC液體放射核素培養基結合核酸探針，可以顯著節省檢測時間，對常見的鳥複合分枝杆菌、堪薩斯分枝杆菌等能提供迅速、準確的診斷，但由於基因的異質性，因此對某些結核分枝杆菌檢測的敏感性不高，非結核分枝杆菌對常用抗結核藥物的耐藥發生率高，因此應作耐藥性測定。
由於非結核分枝杆菌肺病臨床表現往往與肺結核相混淆，影響診斷和治療，因此“肺結核"患者有下列情況時，在進行抗結核藥物治療的同時，應作非結核分枝杆菌檢查。
(1)痰培養陽性，但菌落形態及發生情況與人型結核杆菌不符。
(2)初治患者首次分離出分枝杆菌對一、二線抗結核藥物耐藥。
(3)患者經用各種抗結核藥物治療無效，痰菌持續陽性。
(4)新發現肺結核病患者，病變廣泛有空洞而症狀輕微，經正規化療3～6個月仍排菌，或無空洞的浸潤病變，經正規化療6個月以上仍排菌者。
(5)伴有免疫缺陷的肺病患者，如糖尿病、矽沉著病、長期使用免疫抑製劑及HIV/AIDS患者。
(6)痰中發現抗酸杆菌，而臨床表現與肺結核不相符者。
3.非典型(非結核)分枝杆菌肺病診斷試行方案(中華醫學會結核病科學會，1988年)
(1)胸片：有異常陰影，病變常與排菌有平行關係，且已除外肺結核感染者。
(2)細菌檢查：
①新發現病例1個月內3次培養中2次有同一病原性分枝杆菌。
②慢性肺部病變患者6個月內每月作1次痰培養，3次以上證明為同一種病原性分枝杆菌。
③在經滅菌消毒的穿刺物、活檢、手術標本、活檢肺病灶中發現的非結核分枝杆菌，而無其他致病菌者(注：診斷為細胞內分枝杆菌感染，痰培養菌落至少有1次在100以上)。
4.非結核分枝杆菌病的診斷標準(美國胸病學會，1997)
(1)臨床標準：
①臨床症狀、體征：常見咳嗽、疲乏，病情較重者有發熱，體重減輕，咯血和氣促，有基礎病者臨床症狀惡化。
②排除其他疾病：如結核，腫瘤，組織胞漿菌病。
(2)X線標準：
①浸潤性病灶，伴有或不伴有結節性病灶(持續≥2個月，或有進展);空洞性病變;單個或多個結節。
②HRCT示多個小結節或多灶性支氣管擴張有或不伴有肺部小結節。
(3)細菌學標準：
①1年內至少有3份痰或支氣管灌洗標本，其中3次培養陽性，而AFB塗片陰性，或2次培養陽性，1次AFB塗片陽性。
②若僅得到1份支氣管灌洗標本，未能得到痰標本，培養陽性，同時塗片陽性達 。
③若痰或支氣管灌洗液標本提示未能確診或未排除其他疾病，經支氣管活檢或肺活檢做細菌培養及組織病理學檢查得到陽性結果。
HIV血清實驗陰性患者發病的危險因素包括：局部免疫抑製，如酒精中毒，支氣管擴張，發紺性心髒病，囊性纖維化，肺纖維化，吸煙及慢性阻塞性肺病。全身嚴重免疫抑製，如白血病，淋巴瘤，器官移植和其他免疫抑製劑治療，HIV血清試驗陽性，CD4<200。
