深呼吸时胸腔疼痛与胸膜的病变有关，也可能与肺脏的病变有关。
胸膜主要包括胸腔内壁的胸膜和肺脏表面的胸膜，当壁层胸膜和脏层胸膜因为感染而发生粘连时，在深呼吸过程当中就会发生摩擦或牵拉而引起疼痛。肺泡受到病毒或者细菌的感染，而发生渗出、水肿以及坏死时，在深呼吸以及咳嗽的过程当中，同样会因为炎性刺激胸膜而引起疼痛。
需要进行血常规以及胸部CT检查，以明确肺炎或胸膜炎的诊断，结核菌素试验以及痰找抗酸杆菌，有助于排除结核杆菌引起的结核性胸膜炎。