腦干膠質瘤的臨床癥狀可分為一般癥狀和局灶性癥狀兩類。一般癥狀以頭痛最常見，多為后枕部痛。兒童常有性格改變，由溫和變為倔強、固執、檢查不合作，情緒急躁，興奮性增高，不想睡覺。
一個或多個腦神經麻痹常為腦干腫瘤的重要特征，首發癥狀為腦神經麻痹者占1/4，最常見的腦神經損害為外展神經，其次為面神經和舌咽、迷走神經，癥狀可表現為眼球內斜及復視面癱，吞咽發嗆、上瞼下垂、瞳孔擴大，光反射消失等。腫瘤同時損害錐體束時會出現特征性的交叉性麻痹（同側腦神經損害合并對側肢體偏癱），錐體束征常為雙側性，腦神經損害則對側較同側嚴重，腫瘤侵犯小腦-齒狀核-紅核-丘腦束時可導致小腦損害征，表現為步態不穩、肢體共濟障礙及眼震。顱高壓癥狀相對較少。