본 발명은 메티오닐-티알엔에이 합성효소, AIMP2-DX2 및 사이토케라틴-19을 이용한 폐암 진단 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메티오닐 티알엔에이 합성효소(methionyl-tRNA synthetase, MRS), AIMP2-DX2 및 사이토케라틴-19(cytokeratin-19)으로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상의 단백질의 발현 수준을 측정하는 제제를 포함하는 폐암 진단용 조성물, 이를 포함하는 키트 및 이들 단백질 마커의 조합을 사용하여 폐암 진단의 정확도를 높이는 방법에 관한 것이다. 본원발명이 제공하는 마커의 조합에 의할 경우, 폐암 진단의 정확도가 향상되며, 특히 세포진 검사에 있어서 비정형 세포로 판정된 세포의 폐암 여부를 정확하게 판별할 수 있는 효과가 있다.