虽然经过多种检查，有时临床上仍会遇到诊断困难的病例，曾有人建议施行上腔静脉或无名静脉造影、纵隔充气造影，但因操作复杂近来已很少使用。常见的需要与胸腺瘤鉴别的病变包括畸胎瘤和升主动脉瘤。畸胎瘤常发生在中青年，可无症状，或有反复发作的肺部感染，有时有咳出毛发或油脂样物的病史，X线检查肿块内可有牙齿或骨骼钙化影，囊性畸胎瘤经超声波检查予以确定。文献报道纵隔肿瘤误认为升主动脉瘤，或将升主动脉瘤误诊断为胸腺瘤均有发生。在胸部侧位相升主动脉瘤呈梭形成圆形阴影，沿自左心室，胸透可见肿块呈膨胀性搏动，听诊可闻及杂音，二维超声检查可发现升主动脉扩张，彩色多普照勒检查可见湍流频谱，胸部CT像可显示升主动脉局限性瘤样扩张，诊断有困难时可行升主动脉造影。近年来磁共振检查（MRI）在临床上应用逐渐增多，对于心脏大血管畸形3及血管瘤的诊断有特殊的价值，是区分纵隔肿瘤与升（降）主动脉瘤敏感而有效的检查方法。