要找出肺癌和吸烟之间是否存在关系，一个比较快速也是很重要的方法就是要统计出得肺癌的人当中抽烟和不抽烟的人各有多少，以及没有得肺癌的人当中抽烟和不抽烟的人各有多少。1948年，多尔和希尔从伦敦的医院里观察了649名男性和60名女性肺癌死亡病人和相同数量的非癌症死亡病人的吸烟习惯，并排除了其他可能的影响因素。他们的研究结果显示，肺癌死亡病人中吸烟的比例明显高于非肿瘤死亡者吸烟的比例；严重吸烟者（每天25支以上）患肺癌的可能性是不吸烟者的50倍。这提示，吸烟可能是肺癌的危险因素。
为了进一步证明这个问题，多尔和希尔从1951年开始对34439名男医生和619名女医生进行了为期40年的追踪研究。每过一段时间，多尔和希尔就对这些医生调查一次，记录他们的生活习惯、吸烟情况以及健康状况。这个调查直至现在还在进行。在追踪了40年后发现，吸烟者的总死亡率是不吸烟者的2倍，而患肺癌的死亡率是不吸烟者的20倍。1993年，大约有2万名当初接受调查的医生去世了，其中883人死于肺癌。如果把他们的吸烟数量和肺癌发病情况联系起来的话，就可以得出一个惊人的结论，每天吸25支烟以上的人得肺癌的几率比不吸烟的人高25倍。
随着人们对吸烟危害认识的加深，控烟工作在世界各地陆续开展起来。在一些国家，由于长期开展有效的控烟工作，吸烟率开始下降，随之肺癌死亡率也开始下降。20世纪60年代，美国人均烟草消费达到高峰，70年代后人均烟草消耗开始下降。但肺癌等与烟草有关疾病的出现会延迟20~30年。因此，美国肺癌死亡率的高峰出现在上世纪八九十年代，肺癌死亡率到了本世纪才开始下降。