副腫瘤性邊緣系腦炎的特征性癥狀是進行性癡呆及明顯的記憶力障礙，特別是近事記憶障礙，也可見全身性癲癇發作、肌陣攣、言語障礙及小腦體征等。腦干炎除可見相應的腦神經麻痹，可出現中樞性換氣不足。
副腫瘤性邊緣系腦炎所致的遺忘綜合征的臨床表現可以是靜止的，進展的或反復發作的表現形式。患者的臨床表現以近事記憶力損害嚴重，學習新事物能力的明顯下降為特點。遠事記憶力損害一般較輕，記錄能力不受影響。虛構在某些病例中可有出現，焦慮和抑郁通常出現在綜合征出現的早期，幻覺以及部分性或全身性癲癇發作也可以出現。在許多的病例中，遺忘綜合征呈進行性進展，直至發展為癡呆。
副腫瘤性邊緣系腦炎最常伴有小細胞性肺癌的發生，其綜合征的出現一般在肺部癌腫發現之前。