病理上腫瘤沒有包膜，但境界清楚，位于腦白質，可以向皮層和軟腦膜擴展。極少數少突膠質細胞瘤也可境界不清楚，呈彌漫性浸潤性生長。腫瘤質地較軟，類似膠狀，腫瘤內明顯囊變、出血和壞死少見。腫瘤內鈣化常見且明顯。
CT平掃時，腫瘤多表現為有鈣化的混雜密度，鈣化的發生率可高達70%～90%。未鈣化部分常表現為等密度或稍高密度，少數亦可為等密度混雜部分低密度。典型的表現是大腦半球內有鈣化的混雜密度腫瘤向周圍皮層擴展。顱骨內板可有侵蝕性破壞。腫瘤內明顯出血少見。腫瘤周圍水腫常輕微。增強CT掃描多數表現有輕到中度強化。MRT1加權圖常表現為低、等混雜信號，T2加權圖表現為高信號。增強MR掃描多表現為斑片狀輕度到中度強化。腫瘤境界比較清楚。占位效應相對較輕，但腫瘤較大時占位效應也可比較明顯。MR對腫瘤內鈣化的顯示不如CT敏感。
多數學者認為，少突膠質細胞瘤與良性星形細胞瘤在影像學上難以區別，其區別僅僅是在病理上。但有以下3點提示為少突膠質細胞瘤。①少突膠質細胞瘤鈣化多見，鈣化可以位于腫瘤的中心或邊緣，或中心邊緣同時有鈣化。盡管良性星形細胞瘤也可出現鈣化，但少突膠質細胞瘤的鈣化常較明顯，鈣化常從小血管開始，鈣化小體沿血管壁及其周圍腫瘤組織沉著，所以，鈣化常呈彎曲條帶狀或腦回樣。②少突膠質細胞瘤常向腦皮層擴展，可累及腦膜和侵蝕顱骨，而星形細胞瘤的位置較深在，多位于半球的白質區，較少侵犯皮層表面。所以，當腫瘤位置靠近腦表面，尤其是有顱骨改變時，應該考慮少突膠質細胞瘤的可能。③由于少突膠質細胞瘤細胞密集，未鈣化部分在CT上多表現為等密度或稍高密度，而良性星形細胞瘤腫瘤細胞疏松，多表現為低密度。