1.直立实验：分别测量平卧位，坐位和直立位血压，站立2～3min内血压下降收缩压多于30mmHg，舒张压多于20mmHg，而心率无变化者为阳性。
2.血液生化检查：血浆去甲肾上腺素含量测定，24h尿儿茶酚胺含量测定均明显降低。
3.脑脊液检查：除个别报道脑脊液内乙酰胆碱酯酶降低外，大部分患者脑脊液均正常。
4.肌电图检查：被检查的肌肉可出现纤颤电位。
5.脑电图检查：背景多为慢波节律。
6.神经心理检查：轻度认知功能障碍，抑郁和焦虑因子分增高。
7.影像学检查：头颅CT和MRI检查示脑桥，小脑萎缩，表现为小脑蚓部，半球及全小脑萎缩，小脑脑沟变深，增多，小脑上池，脑桥小脑角池，小脑延髓池及小脑蛛网膜下隙均扩大，中脑萎缩，大脑脚变细，四叠体池，环池及基底池扩大，脑桥，小脑中脚萎缩，第四脑室扩大，严重者可有双侧侧脑室，第三脑室扩大，外侧沟增宽及额，顶叶等大脑半球萎缩的广泛性脑萎缩改变。
颅脑MRI是最有价值的诊断方法，MRI T2加权像常发现病理性铁沉积存在，表现为双侧壳核后外侧的信号降低，红核与黑质间正常存在的高信号区变窄，这些变化见于所有经病理证实的MSA患者，上述改变可以早在患者的症状出现之前就存在，而帕金森病患者则无这些变化，此外，T1加权像可见到萎缩的壳核信号降低，小脑和脑干萎缩。
PET显示在额叶，纹状体，小脑和脑干等处基础代谢率降低并且纹状体摄取荧光多巴(fluorodopa)降低;纹状体摄取123I-3-碘-6-甲氧基甲酰胺(123II-IBZM)降低。
