根据临床小脑症状、锥体外系症状、自主神经症状、锥体束征、脑干损害(眼外肌瘫痪)、认知功能障碍等临床表现，结合病理检查可初步诊断。但在多系统萎缩的不同阶段，尚需注意与帕金森病、进行性核上性麻痹、皮质基底节变性、伴有Lewy小体的痴呆等疾病鉴别。
1、血管性帕金森综合征
双下肢症状突出的帕金森综合征，表现为步态紊乱，并有锥体束征和假性球麻痹。
2、进行性核上性麻痹
特征表现有垂直性核上性眼肌麻痹，特别是下视麻痹。
3、皮质基底节变性
有异己手(肢)综合征、失用、皮质感觉障碍、不对称性肌强直、肢体肌张力障碍、刺激敏感的肌阵挛等有鉴别价值的临床表现。
4、Lewy体痴呆
肌强直较运动缓慢和震颤更严重，较早出现的认知功能障碍，特别是注意力和警觉性波动易变最突出，自发性幻觉、对抗精神病药物过度敏感，极易出现锥体外系等不良反应。
5、其他
应与多种遗传性和非遗传性小脑性共济失调相鉴别。其他如排尿性晕厥，神经症、脊髓小脑变性、多发性硬化等。
鉴别方法：
如与其他变性病有叠加，注意鉴别。
1、直立性低血压
当人体处于直立体位时，由于调节和维持正常血压的神经或心血管系统功能障碍，无法使血压随体位发生相应的变化所出现的低血压状态，临床特征：血压在直立后7min内突然下降，大于15mmHg，伴有脑供血不足的症状，直立性低血压的发病率占总人口的4%，老年患者的33%。
主要分为：特发性(合并有自主神经系统症状);继发性(继发各种神经系统疾病);以及体位调节障碍(血管抑制性晕厥)，一般不合并膀胱和直肠功能障碍。
2、帕金森病
综合过去的尸解结果，临床诊断为原发性帕金森病的患者中，有5.1%～11%尸解证实为MSA，1995年Wenning报道英国帕金森病脑库中370例生前有帕金森综合征临床表现的脑标本中，经神经病理学检查35例符合MSA的病理诊断(9.5%)，这些患者的平均发病年龄为55岁，生前均表现为帕金森综合征;自主神经受累者占97%;小脑性共济失调者占34%;有锥体束征者占54%;平均存活7.3年(2.1～11.5年)，提示在临床诊断为特发性帕金森病的患者中，有将近10%的患者病理学检查结果证实符合MSA的诊断标准。
另外注意与家族性OPCA，进行性核上性麻痹，皮质基底核变性，伴有Lewy小体的痴呆等鉴别。