Oftmals treten die Symptome des Reye-Syndroms erst auf, wenn Eltern davon ausgehen, dass ihr Kind eine Virusinfektion bereits überstanden hat. Dabei kann es sich beispielsweise um Windpocken oder eine Infektion der oberen Atemwege handeln. Nach der Virusinfektion kommt es einige Tage später – in manchen Fällen sogar einige Wochen danach – zu heftiger Übelkeit und Erbrechen. Zudem kann ein plötzlicher Wechsel des Geisteszustands erfolgen. Betroffene Kinder können schlapp, schläfrig und lethargisch wirken.
Mit dem Fortschreiten der Erkrankung kann sich der Zustand des Kindes deutlich verschlechtern. Auf eine schwache Amnesie, Schwäche und leichte Beeinträchtigungen von Seh- und Hörvermögen können Phasen der Ruhelosigkeit, Gereiztheit und Desorientierung folgen. In schweren Fällen kommt es zu komatösen Zuständen. Häufig sind Puls und Atemfrequenz bei betroffenen Kindern erhöht. Es können Krampfanfälle auftreten, bei manchen Kindern setzt die Atmung aus.
Zu diesen Symptomen kommt es, weil sich der Hirndruck beim Reye-Syndrom erhöht. Die Druckerhöhung entsteht durch eine Flüssigkeitsansammlung (Ödembildung) im Gehirn. Durch das Ödem und den hohen Hirndruck werden wichtige Nervenbahnen und Nervenzentren im Gehirn blockiert.
Das Reye-Syndrom ist zudem verbunden mit einer Beeinträchtigung der Leber. Diese wird geschädigt und verfettet. Dadurch ist die Leberfunktion eingeschränkt und es kommt in der Folge zu verschiedenen Stoffwechselstörungen. Diese Stoffwechselstörungen können sich auf verschiedene Arten zeigen. Unter anderem kommt es zu einer Ammoniakerhöhung im Blut.