Symptomen vid akut blyförgiftning är huvudvärk, irritabilitet, magsmärtor (blykolik) och symptom från nervsystemet. Symptomen vid blyencephalopati är i lindriga fall sömnlöshet, rastlöshet och koordinationssvårigheter. Barn kan drabbas av beteendestörningar och inlärnings- och koncentrationssvårigheter.
I allvarliga fall av blyencephalopati uppstår akut psykos, konfusion, medvetslöshet och eventuellt epileptiska krampanfall. Symptomdebuten kan vara dramatisk.

Vid mindre allvarlig blyförgiftning är det hemoglobinsyntesen som påverkas tydligast. Långvarig exponering för bly i tillräcklig nivå leder till anemi. Graden av anemi är i allmänhet inte korrelerad till blyhalten i blodet. Bra nutritionsstatus motverkar anemiutveckling. Hos vissa kan manifest anemi utvecklas redan vid B-Pb 3,4 µmol/L. Bly hämmar en rad enzymer innehållande SH-grupper. Hemsyntesen hämmas vid blodblynivåer över 2,5-5 µmol/L genom hämning av flera av enzymerna i synteskedjan. Den biokemiska störningen liknar den man ser vid porfyrisjukdom. Den kliniska bilden är närmast identisk med akut intermittent porfyri med autonoma nervsymptom som buksmärtor, kräkningar, obstipation eller diarréer. Perifer nervpåverkan med både sensoriska och motoriska bortfallssymptom förekommer också. Vid allvarlig neuropati kan lesionen bli permanent. I den klassiska beskrivningen av blyförgiftning ingår s k "blysöm" - en blåsvart linje i gingivan eller analmukosan. Denna bildas av deposition av blysulfid i mukosan. Vid god munhygien kan blysöm saknas i gingiva.
Vid undersökning av långvarigt blyexponerade har man kunnat påvisa CNS-effekter som försämrad minnesfunktion, förlängd reaktionstid och nedsatt uppfattningsförmåga. Dessa effekter har man sett hos individer med långvarig blyexponering med genomsnittliga blodblyhalter på 2,4 µmol/L. Vid genomsnittliga blodblyhalter strax under 3 µmol/L har man påvisat perifer nervpåverkan med reducerad ledningshastighet och nedsatt sensibilitet i huden. Senare forskning har visat att även långvarig relativt låggradig blyexponering av barn leder till nedsatt intellektuell kapacitet. Man har också diskuterat om låggradig exponering av foster under senare delen av graviditeten kan ge störning i CNS utveckling. Långvarig blyexponering ger förutom störning av blodbildningen och CNS-effekter även njurskador. Blynefropati karakteriseras av kronisk interstitiell nefrit och nefroskleros. Detta leder typiskt till hyperurikemi samt hypertoni.