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胸廓出口综合症鉴别诊断包括以下方面。
电生理检查
如果运用得当，电生理检查可判断神经损伤的水平，而且有助于鉴别肌源性或神经源性病变。本病肌电图检查异常常局限于手内部肌，表现为出现纤颤电位，运动单位电位(MuP)下降等慢性神经源性病变的表现。神经传导研究(NCS)的改变具有特征性，表现为前臂内侧皮神经感觉神经动作电位(SNAP)振幅降低或不能引出，尺神经感觉神经动作电位振幅稍降低，正中神经运动神经动作电位振幅降低，而正中神经感觉神经动作电位正常。F波延长。体感诱发电位检查(SEPs)的典型改变是尺神经SEPs异常，而正中神经的SEps正常，常表现为尺神经N9反应振幅衰减，伴或不伴N13反应振幅衰减，少数情况下，N9及N13反应不能引出，或虽能引出，但潜伏期延长。
影像学检查
x线检查是协助诊断本病的一项重要检查方法，颈椎正位片可发现有无颈肋及第7颈椎横突过长，胸片及锁骨的切线位片可发现有无锁骨及肋骨的畸形。有时：MRI检查有助于发现锁骨上区是否存在肿瘤及有否纤维束带压迫血管神经，但也有人对此持不同意见，认为MRI并不能发现压迫臂丛神经的纤维束带。
依据上述的临床表现，对症状、体征、x线片及电生理检查结果进行全面的综合分析，不难作出胸廓出口综合征的诊断。
鉴别诊断
亦可出现上肢疼痛，无力，感觉异常，但颈椎病病人颈部常有压痛，压头试验及臂丛神经牵拉试验常为阳性。x线片有颈椎骨刺增生，椎间隙变窄，钩椎关节改变等退行性变的表现，CT及MRI可显示椎间盘变性及神经根、脊髓受压。
为尺神经在肘管内受压所产生的临床综合征，表现为手无力，患肢手部尺侧感觉异常，小鱼际及骨间肌萎缩，爪形手，与本病主要累及尺神经所产生的临床表现相似，但前者无肩部症状，不波及正中神经，体征局限于肘部以下，AdSOn征、wright征、f0Os征等特殊试验阴性。
为正中神经在腕管内受压所致，主要表现为手部桡侧2/3及桡侧3个半手指的感觉障碍，拇指对掌功能障碍，通过临床症状及检查，不难鉴别。