除了冠心病，其他多种原因都可能引起胸痛。非冠心病胸痛分两类：心肌缺血相关或非心肌缺血性胸痛，每一类都包括心血管和非心血管疾病(附表)。心肌缺血的机制可能是冠脉血流减少，也可能是心肌耗氧增加。
高血压由于左室收缩压和左室壁张力显著升高或左心室肥厚，心肌耗氧增加。严重主动脉狭窄左室收缩压、室壁张力显著升高，室壁增厚，耗氧增加;由于心排减少，舒张期左室容量负荷高，冠脉灌注减少。严重主动脉返流时左心室容量负荷增加和左心室扩大也造成耗氧增加;同时舒张期灌注压降低造成冠脉血流减少。肺动脉狭窄或肺动脉高压等引起的收缩期严重右心室高压也可能造成劳力性心绞痛，可能机制是右心室心内膜下缺血。结合病史和超声心动图不难诊断上述疾病。
偶见严重贫血或缺氧也会造成或加重心肌缺血缺氧，引起心绞痛。
心包炎是较为常见的胸痛原因，其胸痛常表现为尖锐的刺痛，少数只有紧压感或闷痛。坐起前倾体位常可缓解，改变体位、深呼吸、甚至吞咽加重。良性病毒性心肌炎的疼痛有时很像急性心梗，疼痛可能放射到肩部、背部、颈部。这是由于心包炎激惹了膈面壁层胸膜，支配后者的神经纤维发自颈3至颈5的交感神经节。但是应该注意，中老年人心包炎最常见的原因就是急性心肌梗死。这种心包炎通常在心肌坏死后数天发生，应该与再发心肌梗死或缺血鉴别：后者ECG出现病理Q波、局限导联的ST-T改变，一般STI与STIII偏移方向相反;良性心包炎ECG的QRS波群一般无改变，除了avR外广泛导联ST抬高，STI 与STIII偏移方向一致。心包炎也可能因为心外科手术或主动脉夹层造成渗漏进入心包腔引起。
主动脉夹层开始往往容易被误诊为急性心梗。但仔细了解病史可以发现差异：主动脉夹层的疼痛发作通常更突然，而不像心肌缺血那样逐渐加重;患者通常把疼痛描述为从未经历过的、极端痛苦的、撕裂样的;位置常在肩胛间区;疼痛放射范围广泛，包括颈部、背部、腹部、胁部、腿部;疼痛位置可以发生转移，取决于夹层的部位和进展以及动脉管腔的受压程度。如果夹层累及脑动脉时可以发生神经系统症状和体征。除了马凡综合征或特发行动脉中层囊性坏死大多数主动脉夹层患者有长期高血压史，或在体检时发现高血压。主动脉螺旋CT或MRA可以确诊。但是应该注意，主动脉夹层累及冠状动脉窦或冠脉开口时，可能并发急性心肌梗死。
大块肺栓塞引起的急性肺动脉高压和低心排综合征有时与急性心梗很相似。除非引起胸膜刺激，肺栓塞胸痛的性质可能与非放射的缺血性胸痛一样。事实上急性肺栓塞也可能伴随心肌缺血。严重呼吸困难、气促、重度紫绀伴随显著焦虑不安等相关体征倾向于肺栓塞诊断。产后、术后、长途旅行或原有心衰、周围水肿、深静脉血栓性静脉炎等都是肺栓塞的危险因素。动脉血气、肺通气-灌注扫描以及必要时的肺动脉造影用于确诊。
与胸痛有关的其他肺部疾患，如气胸、胸膜炎等，各有其临床特征，不难鉴别。自发性气胸常见于20-40岁男性。患者平时无其他不适，发病时突发单侧胸膜炎性胸痛、严重气短。胸部X线平片或呼气相成像可以确诊。各种原因肺炎和肺栓塞造成的肺梗死都可能激惹胸膜引起胸痛。这种尖锐的胸痛与呼吸密切相关，经常造成患者呼吸运动减弱。肺实质感染或梗死的征象有助于病因诊断。
精神性胸痛也是较常见的一种复发型胸痛，有时难以跟心绞痛鉴别，尤其当患者具有冠心病多重危险因素或已有明确冠心病史但是缺乏其他症状时。胸痛常被描述为尖锐的刺痛，呈很短暂(<1分钟)的“针刺样”或“闪电样”发作，但有时可以持续数小时到数日;位于左侧乳房下方;常在安静时感觉到。最常见的精神性胸痛的原因是焦虑。焦虑的患者常伴有多重主述，如气促、眩晕、心悸。观察疼痛发生时患者的表现有助于判断精神性胸痛的可能性。表情木然或愁眉不展，动作迟钝、书写缓慢，都说明患者可能处在抑郁状态。其他相关症状如气短、口周感觉异常、癔病球以及多重躯体不适都提示患者可能是神经质人格或过度通气综合征。
消化道源性，尤其是食管源性疼痛，常不易与缺血性疼痛鉴别。弥漫性食管痉挛，是一种以胸痛为特征的神经肌肉运动障碍，经常混淆心绞痛。该病可以发生于任何年龄，但最常见于40-50岁人群;表现为胸骨后疼痛，呈烧灼感、挤压感，可以放射到背部、手臂、下颌;通常在进餐时或餐后发生，持续数分钟到数小时;部分患者可能由运动诱发或加重，硝酸甘油可以舒张食管平滑肌从而缓解疼痛。弥漫性食管痉挛与缺血性胸痛的鉴别点是前者常与吞咽困难、胃内容物返流相关。太冷、太热的进食或情绪不稳定都可能诱发。诊断弥漫性食管痉挛根据病史以及食管造影或食管测压证实食管运动异常，需排除心源性和肌肉骨骼源性胸痛。
返流性食管炎是由于食管下段括约肌功能不全，高度酸性的胃内容物返流，刺激食管粘膜所致。疼痛通常位于上腹部或胸骨后，呈烧灼感，在卧位或前俯体位时发生。“烧心”或返流感常在进食、喝咖啡或体位改变后发生。患者常因为卧位时的酸性返流而痛醒。许多患者体型肥胖;进食、抗酸剂或抬高床头位置可以缓解不适。长期食管返流继发食管狭窄可能造成吞咽困难。上消化道钡餐可以证实食道裂孔疝，但不能作为食管炎或食管返流的诊断依据;食管镜或食管活检可以证实粘膜病变、评估炎症程度、排除恶性病变;食管测压可以证实括约肌关闭不全;食管酸灌注试验(Berstein试验)常能够诱发患者的特征性症状;食管远段pH值检测可以发现食管返流。
急性食管破裂尽管不常见却是严重的、可能短时间内致命的疾病。因为酸性胃内容物导致化学性纵隔炎引起严重的胸骨后疼痛。自发性食管破裂常由于饱食后的持续呕吐或干呕;如系食管器械操作的并发症则为医源性食管破裂。因为破裂的部位不同，疼痛的位置也不一。诊断食管破裂依据症状、呕吐史或食管器械操作史以及纵隔积气。
尽管消化性溃疡和胆绞痛通常不难与心源性胸痛鉴别，仍应注意心肌缺血偶尔也会以上腹部烧灼感为表现。