1.脊髓空洞症：脊髓空洞症常与颅底凹陷症并存，其临床特征为颈胸段脊髓分布区呈分离性感觉障碍，手部小肌肉多有萎缩，甚至畸形，如症状持续加重，并有颅内结构受损表现，应考虑有颅底凹陷症的可能，CT及MRI有助于诊断。
2.上颈髓肿瘤：本病可表现为颈部及枕部疼痛，膈肌和肋间肌麻痹，四肢硬瘫，症状进行性加重，早期症状类似颅底凹陷症，但缺乏颅底凹陷症的特征外貌及颅内结构受累的症状，X线检查或脊髓造影有助于鉴别诊断。
3.原发性侧索硬化：主要表现为两侧锥体束征阳性，即四肢瘫痪，如病变波及皮质延髓束，尚可出现吞咽困难及声音嘶哑，但无感觉障碍，颅颈X线检查多正常。
4.进行性脊髓性肌萎缩：由于病变常从下颈段及上胸段脊髓前角细胞开始，一般最早表现为双手指无力，持物不稳，手部小肌肉萎缩及肌纤维震颤，并逐渐发展至前臂，臂部和肩部，一般无感觉障碍，颅底X线检查正常。
5.颈椎病：主要表现为上肢肌肉萎缩以及长束征，常有神经根性疼痛，在病变水平明显的节段性感觉障碍少见，可有椎动脉供血不足的症状，但缺乏脑神经受累及小脑症状，一般无颅内压增高表现，颈椎X线检查可以诊断。
6.脊髓梅毒：在出现增殖性颈髓硬脊膜炎时，可出现上肢感觉障碍，萎缩以及无力和下肢锥体束征，缺乏颅内结构损害的表现，脊髓造影显示蛛网膜下腔阻塞，患者多有梅毒病史，脊髓症候病史短，血及脑脊液华氏及康氏反应阳性，颅颈X线检查可明确诊断。
7.其他：本病尚需与颅后窝肿瘤，颈椎间盘突出和肌萎缩性侧束硬化症等相鉴别。