Introducción: El cáncer de pulmón presenta una heterogeneidad histológica y molecular considerable, que exige un diagnóstico anatomopatológico preciso para guiar terapias personalizadas. Los avances recientes incluyen mejoras en la clasificación OMS 5ª edición, técnicas de inmunohistoquímica (IHQ), análisis molecular mediante secuenciación de nueva generación (NGS) y la incorporación de patología digital e inteligencia artificial (IA). Objetivo: Analizar el estado actual del diagnóstico anatomopatológico del cáncer de pulmón, incluyendo clasificaciones, técnicas diagnósticas, biomarcadores esenciales y desafíos emergentes, con énfasis en técnicas avanzadas y problemas contemporáneos. Material y Método: Se realizó una revisión crítica de la literatura publicada entre enero 2020 y abril 2025 en inglés y español, utilizando estudios sistemáticos, metaanálisis, guías clínicas, estudios observacionales y validación técnica. Se emplearon métodos histórico-lógicos, deductivo-inductivos y análisis documental para sintetizar resultados sobre metodología diagnóstica y biomarcadores. Resultados: Destacan la importancia de la IHQ y la genética molecular para el diagnóstico diferencial de tumores vasculares, fusiformes y mesenquimales, y la identificación de biomarcadores accionables (EGFR, ALK, ROS1, BRAF, KRAS, MET, HER2, entre otros). La detección de ADN tumoral circulante (ADNtc) en sangre y orina representa un avance prometedor para métodos no invasivos que pueden facilitar el diagnóstico precoz. La patología digital e IA mejoran la objetividad y precisión, aunque enfrentan retos en estandarización y validación. Conclusiones: Se requiere un enfoque multidisciplinar con estandarización, manejo óptimo de muestras pequeñas, y formación continua para mejorar el diagnóstico temprano y personalizado, lo que impactará positivamente en el tratamiento y la sobrevida del paciente con cáncer de pulmón.