脑栓塞首先要区别的是脑血栓形成，两者都属于缺血性脑卒中，与临床症状、体征、影像学表现基本相同，难以区分。在脑DSA血管造影中可显示不同程度的脑血栓形成患者脑血管斑块和狭窄程度不同，而脑栓塞患者的血管状况相对较好，血管壁基本完整、光滑。其次应与脑出血相鉴别。脑出血与脑栓塞的神经功能缺损症状基本相同，但在CT下表现不同。脑出血表现为局灶性高密度影，脑栓塞表现为局灶性低密度影。