新生兒缺氧缺血性腦病的臨床表現主要是意識障礙、易激惹、反應低下、嗜睡、昏迷、前囟飽滿、骨縫分離，以及出現頭圍增大、驚厥、肌張力增高或降低、原始反射抑制或亢進等。患者多為足月適於胎齡兒，具有明顯宮內窘迫史和產時窒息史。意識障礙是本症主要表現，生後即可出現異常神經症狀，並持續24小時以上。輕型可僅有激惹或嗜睡，重型可出現意識減退、昏迷或木僵。腦水腫是圍生兒的特徵，如出現前囟飽滿、骨縫分離、頭圍增大。

驚厥多見於中重型病例，驚厥可為不典型局灶或多灶性，可出現肌張力增高、減弱或鬆軟，引起繼發性癲癇。此外，也可出現原始反射異常，如擁抱反射過分活躍、減弱或消失，以及吸吮反射減弱或消失。重症病例可出現中樞性呼吸衰竭，有呼吸節律不齊、呼吸暫停，以及眼球震顫、瞳孔改變等腦幹損傷表現。