中枢性呼吸衰竭会引发呼吸频率异常（增快或减慢）、呼吸节律异常（潮式呼吸、毕奥呼吸）、发绀、精神神经症状（烦躁不安、意识障碍）及循环系统表现（早期心率加快、血压升高，病情进展可出现心率减慢、血压下降），不同年龄人群表现有差异，如儿童相关表现更突出，老年人循环代偿弱病情凶险。
一、呼吸频率异常
中枢性呼吸衰竭时呼吸频率可能出现变化，比如呼吸频率增快，这是因为中枢神经系统对呼吸的调节功能紊乱，导致呼吸中枢不能很好地控制呼吸节律和深度，机体为了获取更多氧气可能会出现代偿性呼吸频率增快，常见于各种中枢神经系统病变影响呼吸中枢的情况，如颅内感染、脑血管意外等疾病导致呼吸中枢受累时。而呼吸频率也可能减慢，当呼吸中枢受到严重抑制时，呼吸驱动减弱，会出现呼吸频率减慢的情况，例如严重的颅脑损伤导致呼吸中枢功能严重受损时。
二、呼吸节律异常
1.潮式呼吸：表现为呼吸由浅慢逐渐变为深快，然后再由深快转为浅慢，随之出现一段呼吸暂停，之后再重复以上过程。这是由于呼吸中枢的兴奋性降低，只有当缺氧严重、二氧化碳潴留到一定程度时，才能刺激呼吸中枢，使呼吸恢复和加强，当积聚的二氧化碳呼出后，呼吸中枢又失去有效的兴奋，呼吸又再次减弱进而暂停，常见于脑动脉硬化、中枢神经系统感染等导致呼吸中枢受到影响的情况，在儿童中如果存在中枢神经系统发育异常等情况也可能出现。
2.毕奥呼吸：表现为有规律的呼吸几次后，突然停止一段时间，又开始呼吸，其特点是呼吸深度不等、呼吸节律不规则。这是呼吸中枢严重抑制的表现，多见于颅内病变，如脑肿瘤、脑出血等累及呼吸中枢时，对于儿童来说，先天性中枢神经系统畸形等也可能引发这种呼吸节律异常。
三、发绀
由于呼吸衰竭导致机体缺氧，血液中还原血红蛋白增多，从而出现皮肤、黏膜青紫的现象，常见于口唇、甲床等部位。在不同年龄人群中表现可能略有不同，儿童由于皮肤相对较薄，发绀表现可能更明显。例如在中枢神经系统病变导致呼吸中枢功能障碍引起呼吸衰竭时，机体氧供不足就会出现发绀，这是机体缺氧的一个重要体征表现。
四、精神神经症状
1.烦躁不安：患者可能会出现烦躁、坐立不安等表现，这是因为缺氧导致中枢神经系统功能紊乱，大脑皮层受到刺激引起的。在儿童中，由于其神经系统发育尚未完全成熟，中枢性呼吸衰竭时烦躁不安的表现可能更为突出，且需要特别关注，因为儿童可能无法准确表达不适，烦躁可能是其主要的表现之一。
2.意识障碍：可表现为嗜睡、昏迷等不同程度的意识改变。当中枢神经系统受累严重时，大脑功能受到抑制，就会出现意识障碍。例如严重的颅内感染导致呼吸中枢受损，进而引起呼吸衰竭时，患者可能会从嗜睡逐渐发展到昏迷。不同年龄的患者意识障碍出现的时间和程度可能不同，儿童中枢神经系统相对脆弱，意识障碍出现可能更迅速。
五、循环系统表现
早期可能出现心率加快、血压升高，这是机体的代偿性反应，通过增加心率和升高血压来保证重要脏器的血液供应。但随着病情进展，可能会出现心率减慢、血压下降等表现，提示病情加重，循环功能衰竭。在特殊人群中，比如老年人本身可能存在心血管基础疾病，中枢性呼吸衰竭时循环系统的代偿能力相对较弱，病情变化可能更为凶险，需要密切监测循环系统指标变化。
