Als Thorakoskopie bezeichnet man die Spiegelung des Brustraumes. Dabei wird durch einen kleinen Schnitt in der Brustwand eine Kamera in die Brusthöhle eingebracht, wodurch man den inneren Brustraum sowie die Lunge betrachten kann. Krankhafte Veränderungen können so festgestellt werden, je nach Befund kann eine thorakoskopische Operation angeschlossen werden, dabei werden durch weitere Miniinzisionen die nötigen Instrumente in den Brustraum eingeführt. Bei unklaren Tumoren kann so die Diagnose gestellt werden, indem man ein Stück Kungengewebe mit dem Tumor entnimmt und zur Untersuchung einschickt.

Des Weiteren wird die Thorakoskopie beim sogenannten Pneumothorax verwendet. Beim Pneumothorax handelt es sich um ein Leck in der Lunge, wodurch Luft in den Brustraum austritt und die Lunge zusammenfällt. Meist handelt es sich um einen sogenannten Spontanpneumothorax bei krankhaften Bläschen (Emphysemblasen) an der Lunge, welche platzen. Durch die Thorakoskopie kann einerseits der krankhaft veränderte Lungenanteil entfernt werden,  andererseits wird das Brustfell aufgerauht, so dass es zur Verklebung zwischen Lunge und Brustwand kommt und ein Pneumothorax nicht mehr auftreten kann.

Eine weitere Anwendung der Thorakoskopie existiert beim Vorliegen eines bösartigen Ergusses. Durch Krebserkrankung des Brustfelles kann sehr viel Flüssigkeit produziert werden, was zur Kompression der Lunge mit Kurzatmigkeit führt. Eine alleinige Drainage ist in der Regel nicht von Erfolg gekrönt. Deshalb wird in diesen Fällen der Erguss thorakoskopisch ausgeräumt und zusätzlich Talkpuder in die Pleurahöhle eingebracht (sogenannte Talkpleurodese).  Durch die chemische Reaktion erreicht man eine Verödung des Pleuraspaltes. Wegen den entstehenden Verklebungen kann dann kein Erguss mehr produziert werden.