去分化软骨肉瘤有两种不同的肿瘤组织。一种为分化良好的软骨肿瘤，其组织病理有变化，可在同一病例中存在从软骨瘤到Ⅲ级软骨肉瘤的组织学表现，大部分病例表现为Ⅰ级或Ⅱ级中心性软骨肉瘤。另一种为恶性度高的肿瘤组织，为恶性纤维组织细胞瘤、骨肉瘤和纤维肉瘤，其特征为恶性度高。从一种肿瘤组织转变成另外一种肿瘤组织的过程是非连续的。
去分化软骨肉瘤应与Ⅲ级中心性软骨肉瘤区分，中心性软骨肉瘤小叶周围有未分化细胞，这些细胞与软骨细胞之间有渐进转化。去分化软骨肉瘤也要与间充质软骨肉瘤区分，后者有小的未分化细胞，散着分化的软骨岛。