1、急性動脈血栓形成
常在動脈硬化性閉塞的基礎上發生。具有與急性動脈栓塞相似的“5P”征，但由于有慢性缺血伴側支循環建立，因而患肢壞死率較低。本病病史中有動脈硬化性閉塞的慢性缺血表現，如間歇性跛行、靜息痛等。
2、主動脈夾層
也可引起急性下肢缺血，但常伴有胸痛或后背痛，有高血壓或Marfan綜合征病史。
3、股青腫
急性下肢深靜脈血栓形成合并壓迫動脈或者動脈痙攣時也會出現與急性動脈栓塞相似的患肢劇痛、發冷、蒼白、肢體遠端動脈搏動減弱消失等癥狀體征，但患肢缺血多在12～24h后改善。本病還有急性動脈栓塞所缺乏的患肢腫脹、淺靜脈曲張等體征。
4、動脈痙攣
因手術刺激、外傷引起，擴血管藥物治療有效。
5、其他
需要鑒別的疾病還有腘動脈受壓綜合征、動脈外壓性病變、肢體動脈外傷等。