Lesões neoplásicas malignas derivadas do tecido epitelial, carcinomas, são responsáveis por 80% a 100% de todos os cancros humanos, incluindo algumas das doenças mais mortais, como o cancro do pulmão cervical e de células não pequenas. Muitos destes carcinomas estão presentes em superfícies epiteliais de fácil acesso, oferecendo oportunidades de detecção únicas. O tratamento clínico eficaz dos carcinomas é possibilitado pela detecção precoce, numa altura em que é possível uma ressecção cirúrgica completa e antes da invasão dos tecidos adjacentes ou de uma invasão significativa dos vasos sanguíneos, levando à metástase. Um bom prognóstico com sobrevida livre de doenças a longo prazo é mais provável após a detecção precoce, quando a progressão é limitada. Actualmente, a detecção de carcinomas em superfícies epiteliais depende largamente da inspecção de rotina a olho nu (por exemplo, pele e orofaringe) ou de ferramentas simples de luz branca (por exemplo, cérvix e cólon). Ferramentas ópticas emergentes baseadas na refracção diferencial, absorção, reflexão, dispersão ou fluorescência de carcinomas em relação aos tecidos normais permitem a visualização da neoplasia sem rótulos. Contudo, as diferenças nas propriedades ópticas intrínsecas dos tecidos normais e malignos podem ser subtis, e confiar nelas pode levar a altas taxas de faltas. O contraste óptico melhorado oferecido pelos agentes com alvo molecular pode ser usado para melhorar a detecção precoce; e dado que as ferramentas de imagem óptica e de detecção podem ser prontamente combinadas, podem ser desenvolvidos sistemas integrados que imageiam em várias escalas, ou detectam vários parâmetros, para ajudar na detecção precoce. O diagnóstico é, atualmente, feito por exame histológico de biópsias de tecidos após a identificação de lesões suspeitas. Recentemente foram desenvolvidas ferramentas de imagem microscópica miniatura e portátil, e a integração destas ferramentas com dispositivos de vigilância óptica de amplo campo oferece tanto a detecção rápida como o exame histológico de confirmação no ponto de tratamento, que pode fornecer orientação para biópsia e/ou ressecção. Foi descrita uma grande variedade de estratégias de sonda orientada com benefício demonstrado em modelos pré-clínicos e em um número limitado de estudos humanos. Apresentamos aqui exemplos de imagens ópticas integradas de multimodalidade e ferramentas de detecção que utilizam combinações de contraste óptico intrínseco e extrínseco para detecção precoce ou delineamento de margem para carcinomas em superfícies epiteliais. Discutiremos várias novas tecnologias que têm sido utilizadas na detecção dos carcinomas mais comuns que derivam do epitélio da pele, trato gastrointestinal e urogenital, e broncoalveolos.