본 발명은 호기 기반 폐암 진단 방법 및 시스템에 관한 것으로, 이는 SERS(Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 기판을 제작하는 단계; 다수의 세포 각각에 포함된 VOC(Volatile Organic Compound)를 용출하고, 세포 VOC 용출액 각각을 상기 SERS 기판에 공급한 후 세포 SERS 신호 각각을 측정하는 단계; 상기 세포 SERS 신호 각각을 딥 러닝하여 상기 세포 각각의 신호 패턴을 학습하는 단계; 환자 호기를 포집한 후 실리콘 오일을 통해 액화시키고, 상기 액화된 환자 호기를 상기 SERS 기판에 공급하여 호기 SERS 신호를 측정한 후, 상기 딥 러닝 결과를 통해 분석하여 호기의 신호 패턴을 파악하는 단계; 및 상기 세포 SERS 신호 각각의 신호 패턴과 상기 호기 SERS 신호의 신호 패턴을 비교 분석하여, 상기 호기 SERS 신호와 가장 유사도가 높은 상기 세포 SERS 신호를 파악하고, 이를 기반으로 폐암 세포 존재 여부를 확인 및 통보하는 단계를 포함할 수 있다.