Kontext: Das Bronchialkarzinom ist auf molekularer Ebene eine heterogene Erkrankung. Bis vor Kurzem waren die Behandlungsoptionen limitiert, und die Einteilung in kleinzellige (SCLC) und nichtkleinzellige (NSCLC) Karzinome für therapeutische Entscheidungen war ausreichend. Mit der Entwicklung neuer, molekular zielgerichteter Therapien kamen auch neue Herausforderungen an die Pathologie. Die Unterscheidung der histologischen Subtypen des NSCLC hat Konsequenzen für die Auswahl der Behandlung. Zusätzlich helfen molekulare prädiktive Biomarker den behandelnden Ärzten bei ihrer Entscheidung, den Patienten die optimale Therapie zukommen zu lassen. In diesem Übersichtsartikel werden die wichtigsten Entwicklungen auf dem Gebiet der prädiktiven Biomarker beim NSCLC vorgestellt.