1.血管瘤
胸內甲狀腺腫如向右上突出時，應與無名動脈瘤、奇靜脈葉鑒別；向左縱隔突出時，應與主動脈瘤相鑒別。①無名動脈瘤在病人做吞咽動作時，無向上移動現象，在透視下有時可見搏動。記波攝影檢查其搏動與主動脈波同步。可造成肋骨破壞，必要時行動脈造影。②奇靜脈葉內仍可見肺紋理，在近肺門處可見倒逗點狀的奇靜脈，氣管無受壓現象。必要時行氣管支氣管造影檢查。③主動脈瘤常使主動脈弓抬高，向上移位；而胸骨后甲狀腺腫則使主動脈弓向下向左移位。主動脈瘤伴有其他部分主動脈擴張和心臟增大。必要時可行記波或主動脈造影檢查。此外，主動脈瘤或無名動脈瘤以梅毒性為多見，如華-康氏反應陽性者，均應首先考慮為動脈瘤。
2.神經源性腫瘤
胸內甲狀腺腫如位于后上縱隔時，應與神經源性腫瘤鑒別。
3.胸腺瘤
胸腺瘤位于前縱隔，但位置較胸內甲狀腺腫偏低，常合并有重癥肌無力、單純紅細胞系發育不全、低丙種球蛋白血癥等伴瘤癥狀。