组化及免疫组化检查：Grimelius法染色细胞浆内未见嗜银颗粒，网状纤维染色在一些肿瘤中显示纤维围绕着较大的细胞巢，而在另一些肿瘤中显示纤维伸入瘤细胞间，不规则、不完全地围绕着单个细胞。Ulbright等6例甲胎蛋白(AFP)免疫组化均阴性。Aguirre等15例对3种细胞角蛋白(AE-1/AE-3、902、CAM 5.2)分别有6，12，15例阳性，上皮性肿瘤相关抗原(EMA)5例阳性，波状蛋白(vimentin)8例阳性。神经特异性烯醇化酶(NSE)10例阳性。这些免疫组化结果未能揭示小细胞癌的组织起源，无特异性发现。

电镜检查：小瘤细胞的直径为6.3～15.0µm[平均(10.9±1.8)µm]。一些大瘤细胞直径为12.5～23.8µm[平均(15.5±3.5)µm]。细胞团外围有断续的基膜(basal lamina)，细胞间为桥粒样连接(desmosomelike junction)，细胞核相对比较大，有丰富的常染色质及少量散在的斑块状异染色质。最有诊断价值的特征是细胞浆内含有丰富的由粗面内质网(rough endoplasmic reticulum)扩张形成的池和大囊，其内充满轻至中度电子密度的细颗粒。RER池或囊多数直径在0.4～2.4µm，少数可达10～12µm，细胞核被其扭曲、移位。在合并高钙血症或无高钙血症的肿瘤中，RER池和囊在形态上、数量上无不同，在复发瘤和转移瘤中都可见。此特点在用甲醛乙醇(福尔马林)固定石蜡包埋的普通标本中，常也能很清楚地辨别出来。其他细胞浆成分有丰富的多核糖体、线粒体及少量高尔基复合体。一些细胞中含有丰富的脂滴、溶酶体等，一些细胞的游离面有少量微绒毛(Mcmahon，1988)，个别肿瘤有少量类神经内分泌的致密颗粒(Fortune，1986)。在一些比较大的细胞中，游离核糖体、RER囊多些，未辨别出与小细胞不同的成分。