脊索瘤應與腦膜瘤相鑒別。同部位腦膜瘤可引起局部骨質受壓變薄或骨質增生，而少有溶骨性變化。DSA常見腦膜供血動脈增粗，有明顯的腫瘤染色。
如脊索瘤向后顱窩生長應與橋小腦角的聽神經瘤作鑒別。聽神經瘤在顱骨平片和CT上主要表現為內聽道的擴大和巖骨嵴的吸收。MRI常有助于鑒別診斷。
鞍區部位的脊索瘤需與垂體腺瘤和顱咽管瘤相鑒別。后兩者多不引起廣泛的顱底骨質的破壞，垂體瘤在影像學上一般表現為蝶鞍受累擴大， 鞍底變深，骨質吸收。顱咽管瘤CT上可見囊壁有弧線狀或蛋殼樣鈣化，通常不引起鄰近骨破壞，且兩者腦神經損害多局限于視神經，而脊索瘤多表現為以展神經障礙為主的多腦神經損害，影像學上多見顱底骨質溶骨性改變和瘤內斑點狀或片狀鈣化。
向下長入鼻咽部的脊索瘤因其臨床表現和X線檢查特征與向顱底轉移的鼻咽癌相似，鑒別診斷主要依靠鼻咽部的穿刺活檢。
鞍旁型或長向中顱底的脊索瘤與軟骨肉瘤鑒別比較困難，免疫組化染色很有幫助，脊索瘤對多種組織標記物均顯示陽性，如：Cyto-K6/7 EMA7/7、CEA6/7、GFAP0/7、Des0/7、α-AT7/7、Lyso4/7 而軟骨肉瘤則均顯示為陰性。