需要與胸腺瘤鑒別的病變包括畸胎瘤和升主動脈瘤。畸胎瘤常發生在中青年，可無癥狀，或有反復發作的肺部感染，有時有咳出毛發或油脂樣物的病史，X線檢查腫塊內可有牙齒或骨骼鈣化影，囊性畸胎瘤經超聲波檢查予以確定。
縱隔腫瘤誤認為升主動脈瘤，或將升主動脈瘤誤診斷為胸腺瘤均有發生。在胸部側位相升主動脈瘤呈梭形、圓形陰影，沿自左心室，胸透可見腫塊呈膨脹性搏動，聽診可聞及雜音，二維超聲檢查可發現升主動脈擴張，彩色多普勒檢查可見湍流頻譜，胸部CT像可顯示升主動脈局限性瘤樣擴張。診斷有困難時可行升主動脈造影。
近年來MRI在臨床上應用逐漸增多，對于心臟大血管畸形及血管瘤的診斷有特殊的價值，是區分縱隔腫瘤與升（降）主動脈瘤敏感而有效的檢查方法。
