髓母细胞瘤的鉴别诊断包括其他好发于小脑的肿瘤，最常见的是毛细胞型星形细胞瘤、室管膜瘤和非典型畸胎样/横纹肌样瘤（ATRT）。某些影像学特征可有助于鉴别这些肿瘤，手术后，通过组织病理学检查，也可以区分这些肿瘤。
与毛细胞型星形细胞瘤的鉴别诊断 毛细胞型星形细胞瘤通常为伴有壁结节的襄性结构或者伴有环状厚壁强化的中央坏死结构。髓母细胞瘤即使有囊性变，通常为多发小囊样改变。
与室管膜瘤的鉴别诊断 室管膜瘤通常与脑室相关，可能生长至填满第四脑室，并通过四脑室出口向下延伸或通过侧孔向外延伸。髓母细胞瘤很少见向孔外延伸的情况。
与非典型畸胎样/横纹肌样瘤的鉴别诊断 非典型畸胎样/横纹肌样瘤（AT/RT）比髓母细胞瘤明显更罕见，但在磁共振成像上可能会有相似的表现。与髓母细胞瘤相比，非典型畸胎样/横纹肌样瘤更有可能累及两侧的小脑半球或桥小脑角，并有瘤内出血。
