Nowotwór różnicuje się przede wszystkim z pęcherzykowym mięśniakomięsakiem prążkowanokomórkowym, przyzwojakiem i przerzutami raka nerki.
Immunohistochemia Mięsak pęcherzykowy daje negatywną reakcję dla markerów nabłonkowych, w tym dla cytokeratyn i EMA, oraz markerów neuroendokrynnych takich jak chromogranina A i synaptofizyna. U części chorych obecna jest reakcja dla markerów mięśniowych takich jak desmina i aktyna. Wczesne dwa badania donosiły o dodatniej reakcji dla MyoD1, który jest swoistym markerem różnicowania w kierunku tkanki mięśniowej. Jednak późniejsze badania nie potwierdziły obecności MyoD1 ani myogeniny.
W mięsaku pęcherzykowym obserwuje się silną reakcję jądrową dla TEF3, co jest związane z translokacją der(17)t(X;17) (p11;q25) i z obecnością białka fuzyjnego ASPL-TEF3. W prawidłowych tkankach również stwierdza się reakcję dla TEF3, ale jest ona na bardzo niskim poziomie. Reakcja dla TEF3 wykazuje wysoką czułość i swoistość w rozpoznawaniu mięsaka pęcherzykowego. Wartość diagnostyczną ma jedynie ekspresja jądrowa TEF3.