大细胞癌又称大细胞未分化癌，除癌细胞较大外，无任何组织形态分化特征。肉眼观察：约半数的大细胞癌发生在大支气管，肿瘤常较大，直径超过3厘米，坏死常见，但空洞不常见。显微镜下：癌细胞常呈实性团块或片块，或弥漫分布呈大片，无组织结构特征，即无腺、鳞分化的表现。癌细胞较大，胞浆丰富，通常淡染，均匀一致；也可呈颗粒状，有的胞浆透亮。核形各种各样，呈圆形、卵圆形或不规则形，有的呈多形性，核分裂像易见。间质较少，对肿瘤的促纤维形成反应不多见。癌组织坏死常见，且较广泛。此外，大细胞癌尚有巨细胞癌、透明细胞癌及淋巴上皮癌样癌三个变型。【巨细胞癌】此癌因其癌组织中有较多具有特征性的奇异多核瘤巨细胞而得名。大多位于肺外周边部，当确诊时，多呈巨块，并广泛侵袭。光镜下癌细胞多形性突出，具有特征性的是瘤巨细胞多见，它有一个或多个奇异形核，有的特别巨大。胞浆丰富，多呈嗜酸性或细小空泡状。除瘤巨细胞外，大多数癌细胞呈圆形或多角形，有些呈梭形或带状。这些多形性的癌细胞多弥漫分布，互不粘附，犹如肉瘤。癌细胞之间，常有炎细胞浸润，除淋巴细胞外，尤以中性粒细胞为著，有的癌细胞内充满中性粒细胞。有些病例，可见腺样分化灶，甚至粘液分泌现象。诊断巨细胞癌时应注意与原发性或转移性横纹肌肉瘤及恶性纤维组织细胞瘤相鉴别。【透明细胞癌】光镜下癌细胞常呈实性片块，被纤维组织分隔。癌细胞较大，胞浆呈透明状或半透明状，核的异型性明显，形态不规则，可见核分裂像。诊断肺透明细胞癌时应注意与转移性肾透明细胞癌相鉴别。肾透明细胞癌虽然胞浆透亮，但较小，常排列呈腺泡状、腺管状，核的异型性不明显，分裂像少见。其次要和原发性肺透明细胞瘤相鉴别。透明细胞瘤细胞分化好，含大量糖原。间质常透明变性，且富含薄壁血管。【淋巴上皮癌样癌】此癌在肺癌中较罕见，其发生与鼻咽部淋巴上皮癌类似，可能与EBV感染有关。光镜下组织形态与鼻咽部的淋巴上皮癌完全相同，癌细胞较大，核呈泡状，核仁明显，形成大小不等的片块或呈巢，癌巢内及间质中均有明显的淋巴细胞浸润。