疼痛性眼肌麻痹的二大主要症状是疼痛和眼肌麻痹，引起类似症状的疾病主要有以下几种，需要鉴别。
1.颈内动脉瘤 位于海绵窦附近的动脉瘤，可引起单侧的第Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ脑神经及第Ⅴ脑神经第1支受损，出现眼球突出、结膜水肿、偏头痛后的眼肌麻痹。最常表现为蛛网膜下隙出血，动脉瘤出血占80%～91.3%，因此脑脊液呈血性。脑动脉造影可显示，不难做出鉴别诊断。
2.眼肌麻痹性偏头痛 偏头痛出现于眼肌麻痹之前，疼痛位于额顶部或额眶部，为阵发性搏动性痛或跳痛，不是持续的针刺样或撕扯样痛。眼肌麻痹以第Ⅲ脑神经损害多见，很少累及其他脑神经。脑动脉造影为阴性。
3.眼眶炎性假瘤 从病理学上眶内假瘤是一种非特异性肉芽肿，与Tolosa-Hunt综合征相似，眼眶假瘤临床表现以眼球突出为主，疼痛性质为钝痛，眶区可触及硬性肿块或条索状肿块，伴眼睑及结膜水肿。约有1/3患者为双侧发病。B超检查可见眶内肿块影和眼外肌肥大。
4.鼻咽部肿瘤 鼻咽癌多发生于咽后壁。因该处隐蔽，常于局部症状之前即有颅底侵犯，有35%～40%的病例引起眼-神经症状。
5.颈动脉海绵窦瘘 本病以眼球突出、眼球搏动和颅内杂音为三大主要症状，可伴有眼肌麻痹、结膜充血和水肿，视力损害，头痛及患眼胀痛。大多数患者头部有外伤史，颈动脉造影即可做出鉴别。
6.糖尿病性眼肌麻痹 此类患者多有糖尿病的典型临床症状，空腹血糖、糖耐量试验即可做出鉴别。
