Jak już zostało wspomniane, zazwyczaj objawy chorobowe mają bardzo niskie nasilenie, a diagnoza najczęściej jest stawiana dopiero w momencie nieskutecznego starania się przez pacjenta o potomstwo, jako że głównym symptomem zespołu Klinefeltera jest niepłodność. Dodatkowo praktycznie we wszystkich przypadkach tego schorzenia u pacjentów obecny jest hipogonadyzm, czyli niewielki rozmiar i nieprawidłowe funkcjonowanie jąder.
Jeżeli występują dodatkowe objawy, to najczęściej zaczynają być zauważalne dopiero po okresie dojrzewania i mogą to być:
Dodatkowo u dzieci czasami mogą występować pewne trudności związane z umiejętnościami językowymi oraz komunikacją międzyludzką, jednak są one dość proste do opanowania przy pomocy wcześnie wdrożonej terapii. Objawy chorobowe zespołu Klinefertera wynikają w większości z hipogonadyzmu jąder, które nie spełniają swojej roli w procesach endokrynologicznych, w wyniku czego u tych pacjentów obecne są zaburzenia hormonalne związane ze zbyt niskimi poziomami hormonów płciowych męskich i zbyt wysokimi żeńskich. W wyniku tych nieprawidłowości rośnie także ryzyko występowania innych chorób, które zazwyczaj częściej spotykane są u kobiet, takich jak np. rak piersi, otyłość, cukrzyca i osteoporoza, jednak średnia długość życia osób z zespołem Klinefeltera nie odbiega od ogółu populacji.