中枢性呼吸衰竭可致呼吸频率异常（成人静息12-20次/分钟，儿童不同年龄正常范围不同，超或低于为异常）、呼吸节律异常（如潮式呼吸、间停呼吸，因呼吸中枢兴奋性降低）、呼吸困难（吸气性有“三凹征”，呼气性呼气费力、时间长，不同年龄表现有别），还伴发绀（气体交换障碍致氧分压低、还原血红蛋白增加）、精神神经症状（脑缺氧致烦躁不安、意识障碍等，不同年龄表现有差异）。
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，比如呼吸频率增快或减慢。正常成人静息状态下呼吸频率为12-20次/分钟，若中枢性呼吸衰竭患者呼吸频率超过20次/分钟属于增快，低于12次/分钟则为减慢。这是因为中枢神经系统对呼吸中枢的调控出现紊乱，影响了呼吸肌的节律性收缩。对于儿童来说，不同年龄段呼吸频率不同，婴儿呼吸频率通常在30-40次/分钟，幼儿25-30次/分钟，学龄前期儿童20-25次/分钟，学龄期儿童18-20次/分钟，中枢性呼吸衰竭时儿童呼吸频率也会偏离正常范围，增快或减慢，这与儿童中枢神经系统发育尚未完全成熟，更容易受中枢调控紊乱影响有关。
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，周而复始。其发生机制是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刺激，呼吸再次减弱进而暂停。例如一些脑部病变患者可能出现潮式呼吸，这与脑部病变影响了呼吸中枢的正常功能有关。在儿童中，如存在中枢神经系统感染等情况，也可能出现潮式呼吸，因为儿童中枢神经系统相对脆弱，感染等因素更易干扰呼吸中枢调控。
2.间停呼吸
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，其发生机制与潮式呼吸类似，是呼吸中枢兴奋性进一步降低的表现。同样可见于脑部病变患者，对于特殊人群如老年人，本身中枢神经系统功能有所减退，发生中枢性呼吸衰竭时更易出现呼吸节律异常，而儿童若有中枢神经系统损伤等情况，也可能出现间停呼吸。
三、呼吸困难表现
1.吸气性呼吸困难
主要表现为吸气显著费力，严重者吸气时可见“三凹征”，即胸骨上窝、锁骨上窝和肋间隙在吸气时明显凹陷。这是因为中枢性呼吸衰竭影响了呼吸中枢对吸气肌的调控，导致吸气肌收缩无力或不协调。对于不同年龄人群，儿童由于胸廓等结构特点，“三凹征”可能更为明显，因为儿童胸廓相对较软，吸气时胸廓变形更易出现凹陷表现。
2.呼气性呼吸困难
表现为呼气费力、呼气时间延长。中枢性呼吸衰竭时，呼吸中枢对呼气肌的调控异常，导致呼气过程受阻。老年人由于肺部弹性减退等因素，在出现中枢性呼吸衰竭时，呼气性呼吸困难可能更易发生，而儿童若有中枢神经系统病变影响到呼气肌的神经调控，也会出现呼气性呼吸困难相关表现。
四、其他伴随症状
1.发绀
由于中枢性呼吸衰竭导致气体交换障碍，血液中氧分压降低，还原血红蛋白增加，从而出现口唇、甲床等部位发绀。不同年龄人群发绀表现可能有差异，儿童皮肤较薄，发绀表现可能更明显，老年人由于皮肤色素等因素，发绀可能相对不典型，但本质都是血液中氧合不足的表现。
2.精神神经症状
患者可能出现烦躁不安、意识障碍等情况。因为中枢神经系统本身受累，呼吸衰竭导致脑缺氧，影响大脑功能。对于儿童，中枢神经系统发育未成熟，脑缺氧更易导致严重的精神神经症状，如惊厥等；老年人本身脑功能有一定退化，中枢性呼吸衰竭时脑缺氧更易引起意识障碍等严重情况，如嗜睡、昏迷等。
