在转移性胸膜肿瘤的临床表现中，约50%的病人会出现恶性胸水，最常见的症状是气短。只有大约25%的病人会感到胸痛，通常是钝痛。这些症状可能与肿瘤本身相关，如体重减轻、全身不适和食欲减退。值得注意的是，有约20%的病人在胸水出现时可能并无明显症状，胸水量从几毫升到几升不等，严重时可使胸腔浑浊，纵隔向对侧移动；若一侧胸腔浑浊且纵隔未移位，可能表明存在支气管肺癌合并主支气管梗阻，或者肿瘤已侵及纵隔使之固定，或者为恶性胸膜间皮瘤。
在肺癌病人的病例中，约50%的病人伴有胸水，各种细胞类型都可能导致胸水，但腺癌最为常见。胸水通常与原发肿瘤在同一侧，但也可能出现双侧。在乳癌转移至胸膜的病人中，约50%会有胸水，通常出现在原发肿瘤同侧。从原发乳癌到出现胸水的时间平均为2年，但也有的病例长达20年。
淋巴瘤或白血病患者的胸水可能由于纵隔淋巴结受累引起，只有通过纵隔CT检查才能明确诊断。恶性胸水通常为渗出液，通过检测其中的乳酸脱氢酶含量可以判断其恶性性质。尽管胸水可能呈现血性，但约50%的恶性胸水的红细胞计数较低，主要由小淋巴细胞组成，多核细胞或中性细胞不常见。约15%的病人，胸水的葡萄糖含量会降低至3.3mmol/L以下，pH值偏低，乳酸脱氢酶水平升高，预示着巨大肿瘤的存在，平均生存时间仅为1个月。另外，约10%的恶性胸水淀粉酶会升高，但原发肿瘤通常不来源于胰腺。
转移性胸膜肿瘤常引起渗出性恶性胸水，提示病人已有全身转移性疾病，预后极差。有三种3肿瘤转移至胸膜，引起恶性胸水，约占全部恶性胸水病例的75%；肺癌30%，乳腺癌25%，淋巴瘤20%。转移性卵巢癌占6%。肉瘤，特别是黑色素瘤占了3%。6%有恶性胸水的病人从未找到原发癌。