Dependendo do seu método preferido de modificação de variáveis ​​PHP (configuração do Apache, .htaccess), altere o valor session.cookie_domain para um valor consistente.

Eu tenho vários subdomínios e cada seção VirtualHost no arquivo de configuração do Apache contém a seguinte linha:

php_value session.cookie_domain mydomain.com

A sintaxe deve ser semelhante se você fizer as alterações em um arquivo .htaccess.

Atualizado para o comentário de bobert5064:

Para vários domínios (ou seja, domínio1.com, domínio2.org), acho que só é necessário escolher um nome de domínio comum (ou seja, domínio1.com). Eu nunca tentei isso, então não posso verificar se funciona, mas a lógica parece correta.

Há também um método para definir a direção das variáveis ​​no PHP descrito em http://us.php.net/manual/en/function.session-set-cookie-params.php . A documentação não faz referência à capacidade ou incapacidade de definir cookies em um domínio diferente.