1、急性動脈血栓形成 臨床上鑒別急性動脈栓塞和動脈粥樣硬化繼發血栓形成是非常困難的，但兩者鑒別又非常重要，取栓術采用氣囊導管法相對安全有效。但血栓取出術(thrombectcmy)常常失敗，也可能擴大阻塞范圍。動脈血栓形成有長期供血不足癥狀，如麻木感、畏寒和間歇性跛行等。檢查時有皮、甲、肌肉萎縮病變，起病不如動脈栓塞那樣急驟，往往有一段時間的血管功能不全的前驅癥狀。動脈造影見受累動脈管壁粗糙，不光整或扭曲、狹窄和節段性阻塞，周圍并有較多側支循環，呈扭曲或螺旋形。注意到這些對鑒別診斷是有幫助的。
2、急性深靜脈血栓形成 急性髂股血栓性靜脈炎、股藍腫病人可能引起動脈反射性痙攣，使遠端動脈搏動減弱或消失、皮溫降低、皮色蒼白、肢體水腫、易誤診為動脈栓塞。水腫常是嚴重動脈供血不足之晚期表現，皮膚和肌肉明顯缺血發生在先，但大多數血栓性靜脈炎嚴重水腫發生在皮膚壞死以前。同時有淺靜脈曲張，皮膚顏色青紫等，易和動脈栓塞相鑒別。
3、動脈內膜分離 動脈內膜分離引起腔內假性竇道壓迫動脈腔可伴有遠端動脈栓塞性阻塞。但這些病人常有胸背痛，長期高血壓病史，聽診有雜音，胸片有縱隔增寬等有助于診斷。
此外，周圍動脈瘤血栓形成，腘動脈受壓綜合征(popliteal entrapment syndrome)以及麥角堿中毒(ergotintoxication)都可能產生間歇性跛行，嚴重缺血癥狀需加注意鑒別。