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。
1.肌电图检查被检查的肌肉可出现纤颤电位。
2.脑电图检查背景多为慢波节律。
3.神经心理检查轻度认知功能障碍、抑郁和焦虑因子分增高。
4.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。MRIT2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。