除了冠心病，其他多種原因都可能引起胸痛。非冠心病胸痛分兩類：心肌缺血相關或非心肌缺血性胸痛，每一類都包括心血管和非心血管疾病(附表)。心肌缺血的機制可能是冠脈血流減少，也可能是心肌耗氧增加。
高血壓由於左室收縮壓和左室壁張力顯著升高或左心室肥厚，心肌耗氧增加。嚴重主動脈狹窄左室收縮壓、室壁張力顯著升高，室壁增厚，耗氧增加;由於心排減少，舒張期左室容量負荷高，冠脈灌注減少。嚴重主動脈返流時左心室容量負荷增加和左心室擴大也造成耗氧增加;同時舒張期灌注壓降低造成冠脈血流減少。肺動脈狹窄或肺動脈高壓等引起的收縮期嚴重右心室高壓也可能造成勞力性心絞痛，可能機制是右心室心內膜下缺血。結合病史和超聲心動圖不難診斷上述疾病。
偶見嚴重貧血或缺氧也會造成或加重心肌缺血缺氧，引起心絞痛。
心包炎是較為常見的胸痛原因，其胸痛常表現為尖銳的刺痛，少數只有緊壓感或悶痛。坐起前傾體位常可緩解，改變體位、深呼吸、甚至吞咽加重。良性病毒性心肌炎的疼痛有時很像急性心梗，疼痛可能放射到肩部、背部、頸部。這是由於心包炎激惹了膈面壁層胸膜，支配後者的神經纖維發自頸3至頸5的交感神經節。但是應該注意，中老年人心包炎最常見的原因就是急性心肌梗死。這種心包炎通常在心肌壞死後數天發生，應該與再發心肌梗死或缺血鑒別：後者ecg出現病理q波、局限導聯的st-t改變，一般sti與stiii偏移方向相反;良性心包炎ecg的qrs波群一般無改變，除了avr外廣泛導聯st抬高，sti與stiii偏移方向一致。心包炎也可能因為心外科手術或主動脈夾層造成滲漏進入心包腔引起。
主動脈夾層開始往往容易被誤診為急性心梗。但仔細了解病史可以發現差異：主動脈夾層的疼痛發作通常更突然，而不像心肌缺血那樣逐漸加重;患者通常把疼痛描述為從未經歷過的、極端痛苦的、撕裂樣的;位置常在肩胛間區;疼痛放射范圍廣泛，包括頸部、背部、腹部、脅部、腿部;疼痛位置可以發生轉移，取決於夾層的部位和進展以及動脈管腔的受壓程度。如果夾層累及腦動脈時可以發生神經系統症狀和體征。除了馬凡綜合征或特發行動脈中層囊性壞死大多數主動脈夾層患者有長期高血壓史，或在體檢時發現高血壓。主動脈螺旋ct或mra可以確診。但是應該注意，主動脈夾層累及冠狀動脈窦或冠脈開口時，可能並發急性心肌梗死。
大塊肺栓塞引起的急性肺動脈高壓和低心排綜合征有時與急性心梗很相似。除非引起胸膜刺激，肺栓塞胸痛的性質可能與非放射的缺血性胸痛一樣。事實上急性肺栓塞也可能伴隨心肌缺血。嚴重呼吸困難、氣促、重度紫绀伴隨顯著焦慮不安等相關體征傾向於肺栓塞診斷。產後、術後、長途旅行或原有心衰、周圍水腫、深靜脈血栓性靜脈炎等都是肺栓塞的危險因素。動脈血氣、肺通氣-灌注掃描以及必要時的肺動脈造影用於確診。
與胸痛有關的其他肺部疾患，如氣胸、胸膜炎等，各有其臨床特征，不難鑒別。自發性氣胸常見於20-40歲男性。患者平時無其他不適，發病時突發單側胸膜炎性胸痛、嚴重氣短。胸部x線平片或呼氣相成像可以確診。各種原因肺炎和肺栓塞造成的肺梗死都可能激惹胸膜引起胸痛。這種尖銳的胸痛與呼吸密切相關，經常造成患者呼吸運動減弱。肺實質感染或梗死的征象有助於病因診斷。
精神性胸痛也是較常見的一種復發型胸痛，有時難以跟心絞痛鑒別，尤其當患者具有冠心病多重危險因素或已有明確冠心病史但是缺乏其他症狀時。胸痛常被描述為尖銳的刺痛，呈很短暫(<1分鐘)的“針刺樣”或“閃電樣”發作，但有時可以持續數小時到數日;位於左側乳房下方;常在安靜時感覺到。最常見的精神性胸痛的原因是焦慮。焦慮的患者常伴有多重主述，如氣促、眩暈、心悸。觀察疼痛發生時患者的表現有助於判斷精神性胸痛的可能性。表情木然或愁眉不展，動作遲鈍、書寫緩慢，都說明患者可能處在抑郁狀態。其他相關症狀如氣短、口周感覺異常、癔病球以及多重軀體不適都提示患者可能是神經質人格或過度通氣綜合征。
消化道源性，尤其是食管源性疼痛，常不易與缺血性疼痛鑒別。彌漫性食管痙攣，是一種以胸痛為特征的神經肌肉運動障礙，經常混淆心絞痛。該病可以發生於任何年齡，但最常見於40-50歲人群;表現為胸骨後疼痛，呈燒灼感、擠壓感，可以放射到背部、手臂、下颌;通常在進餐時或餐後發生，持續數分鐘到數小時;部分患者可能由運動誘發或加重，硝酸甘油可以舒張食管平滑肌從而緩解疼痛。彌漫性食管痙攣與缺血性胸痛的鑒別點是前者常與吞咽困難、胃內容物返流相關。太冷、太熱的進食或情緒不穩定都可能誘發。診斷彌漫性食管痙攣根據病史以及食管造影或食管測壓證實食管運動異常，需排除心源性和肌肉骨骼源性胸痛。
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