X線檢查脊柱關節變化也是診斷強直性脊柱炎的主要依據，脊柱的X線改變大多發生在骶髂關節改變之後，脊柱X線片早期可見骨質疏鬆，中晚期出現方椎，脊椎間“骨橋”形成竹節一樣的病變。
脊椎局部有小範圍骨質硬化和破壞，這是早期X線的跡象，硬化開始於椎體的前角，有時候這種破壞很明顯，致使受侵犯的椎體前角圓凸，方形椎體可持續存在。隨着病變的發展，椎體前緣失去正常的凹陷，而出現特徵性的方形椎體，這是由於發生在椎體前角的骨炎所引起的。有病期較長的患者，頸椎軸線變直，椎體呈方形，椎旁軟組織鈣化。
有些病變表現爲椎間小關節變化爲主，X線常顯示爲無脊柱韌帶骨化，突出的表現是椎間小關節病變，表現爲上下關節突之間的小關節間隙寬窄不勻，關節面破壞凹凸不平。關節面破壞較爲嚴重的患者，上下關節突骨質增生較爲明顯，關節面硬化也很明顯。病變發展到晚期，上下關節突完全或者部分骨性融合，關節突的周圍大部分出現骨質增生硬化，有的合併小關節韌帶骨化或椎旁韌帶部分骨化，嚴重者可引起腰椎椎管狹窄。
