线粒体脑白质病的临床症状以神经系统、认知功能、运动能力及癫痫发作等多系统受累为主要特征，起病多隐匿，症状随病程进展逐渐加重，不同亚型（如MELAS综合征、Leigh综合征等）的症状侧重存在差异。
一、神经系统症状：头痛多为持续性或发作性，可伴随恶心呕吐；视力障碍表现为视力下降、视野缺损，婴幼儿可能因无法表达而出现频繁揉眼、畏光；听力下降以高频听力受损为主，可伴耳鸣；肢体麻木或无力常累及四肢远端，呈对称性或不对称性分布，儿童患者可能表现为握物不稳、精细动作笨拙。
二、认知与精神症状：儿童患者早期表现为记忆力减退，难以掌握新技能，学习成绩下滑，运动发育落后于同龄儿童；成人患者注意力难以集中，对复杂任务完成能力下降，情绪方面可出现焦虑、抑郁倾向，部分患者伴随情绪失控、易怒；严重时出现精神行为异常，如幻觉、躁狂或淡漠、嗜睡等意识模糊状态，老年患者因基础认知储备较高，早期症状易被归因于衰老，需结合影像学检查明确诊断。
三、运动系统症状：肌无力常累及四肢近端，表现为抬举困难、行走时易跌倒；儿童患者运动发育迟缓，如独坐、站立、行走时间晚于同龄儿童，步态异常（如蹒跚、剪刀步态）；吞咽困难导致进食时呛咳，长期可引发营养不良；部分患者出现肢体震颤、肌阵挛，尤其在情绪紧张或活动时加重，长期卧床患者应注意预防肌肉萎缩、深静脉血栓，通过被动活动维持关节功能。
四、癫痫发作与意识障碍：癫痫发作类型多样，包括全面强直-阵挛性发作、部分性发作等，发作频率不等，部分患者以难治性癫痫为主要表现；意识障碍从轻度嗜睡、昏睡逐渐进展至昏迷，尤其在急性发作期或感染、高热等应激状态下更易出现，昏迷期间可伴随去脑强直、呼吸循环功能紊乱，婴幼儿患者因神经系统发育不完全，癫痫发作可能表现为局部抽搐或不明原因的频繁哭闹、意识丧失。
