1.主動脈夾層動脈瘤
多數在胸主動脈瘤的基礎上并發主動脈內膜分離而產生，兩者很相似，較難鑒別。但夾層動脈瘤往往有突發病史，發病時劇烈胸痛，呈撕裂樣或刀割樣，常伴休克癥狀。如果得不到及時診斷和治療，病情迅速進展而死亡。
2.胸主動脈假性動脈瘤
此病可發生于升主動脈、主動脈弓及降主動脈。但假性動脈瘤往往有創傷史或感染史。超聲心動圖、CT和MRI檢查可提供鑒別，必要時行血管造影。
3.中心型肺癌
有時不易與胸主動脈瘤相鑒別，但此病有咳嗽、咳痰帶血史，痰瘤細胞檢查呈陽性，纖維光束氣管鏡檢查，取病理標本檢查可以確診。
4.食管癌
中下段食管癌與降主動脈瘤在X線檢查時，易混淆。但食管癌有進行性吞咽困難史，食管鋇餐造影和食管鏡檢查可以確診。