Stor høsthårmygg ligner sterkt på den beslektede arten liten høsthårmygg (), men kan skilles på at vingene er melkehvite hos stor høsthårmygg, glassklare hos liten skogshårmygg, at vingemerket er blekt og utydelig hos stor høsthårmygg, mørkt og tydelig hos liten høsthårmygg, og små forskjeller i munndeler, hannens bein og kjønnsorganer. Artene lar esg lett skille i materiale fra Skandinavia og Storbritannia, men i Mellom-Europa ser de to formene ut til å gli over i hverandre. Tilsynelatende er det slik at de to artene er klart skilte i Nord- og Vest-Europa, men ikke i Mellom-Europa. Dette er et eksempel på et såkalt ring-artspar. Et annet slikt eksempel er de to måkeartene gråmåke og sildemåke.