1.男性患者 以智力低下，耳大及睪丸大為特征，典型臨床癥狀包括：
(1)智力低下：IQ常低于50，并呈進行性加劇。
(2)特殊面容：出生體重多較高，生后頭幾年生長速度快，但成人時身材矮小，面部瘦長、前額突出。頭圍增大、眶上飽滿、虹膜顏色變淡、耳大外翻、高腭弓、大嘴、厚唇以及下頜大而突出等。
(3)大睪丸：多在青春前期睪丸增大，青春后期睪丸可達30～50cm，陰囊增厚，少見于年幼患者，常伴大陰莖。
(4)語言發(fā)育障礙：較為常見，表現為會話和言語表達能力的發(fā)育嚴重遲緩，存在構音障礙、病理性模仿和重復言語以及語法和詞匯缺乏等。
(5)人格行為異常：包括好動、精力不集中、性情孤僻、逆反心理強、焦慮及自殘等。
(6)神經系統(tǒng)癥狀：多較輕微，常見為四肢運動障礙。不隨意運動遲緩、關節(jié)過度強直及全身反射亢進，偶見抽風等。
(7)生殖系統(tǒng)：性功能低下，成年患者陰毛呈女性分布和乳房女性化，但可生育后代。
2.女性攜帶者 可表現輕度智力障礙，卵巢功能早衰。在女性攜帶者中，70%有前突變而不表現出明顯的生理或認知、行為異常，而其他 30%具有全突變的女性，會表現一定范圍的癥狀。一般來說發(fā)病女性在外貌上只有輕微的改變，有尖臉和大耳。
全突變的女性認知和行為方面的異常通常會比在發(fā)病男性身上所觀察到的癥狀輕。她們當中有一半表現出典型的智力低下和表現出非言語性學習困難，另一半有通常需要得到不斷支持的精神發(fā)育遲滯。但是所有這些女性似乎有起源于右腦和前額葉的認知損害，結果是引致視覺-空間，感知技能、執(zhí)行功能、注意力和同時進行能力等異常。然而，她們在連續(xù)進行的過程中表現較好，如組織信息或時間順序，這些發(fā)病的女性在詞語記憶和閱讀方面有近似的能力，數學方面比較差，使用韋氏兒童智力量表(WISC-R )測試智力時，她們的數學和圖形排列方面得分特別低。她們也有一種特別的說話方式，表現為重復和雜亂無章。
她們的個性常常是害羞和退縮，有著奇怪的交流方式和怪癖。特殊的表現包括有刻板行為，離題的說話，沖動，注意力分散和適應困難。全突變的女性中有 20%～60%會被診斷患有精神心理障礙。最常見的診斷是抑郁，特有的精神分裂樣改變，廣泛發(fā)育障礙，個性退縮和焦慮。
脆性X染色體的臨床表現多種多樣，性格、心理及精神方面的改變也不完全相同，況且有的患者其臨床癥狀并不十分典型，單靠臨床表現很難做出診斷。實驗室檢查不僅為及早明確診斷提供了可靠的依據，還可以進行攜帶者的診斷和產前診斷，以及家系調查和群體普查。
以細胞學技術檢測X脆性位點是一種形態(tài)學的檢測方法，但準確性和敏感性不是很高。基因檢測雖然是診斷FXS的主要手段，但是基因檢測不能完全替代染色體檢測，因為隨著研究的深入，發(fā)現脆性X染色體不僅只是與脆性部位FRAXA有關，而且與原來認為是普通脆性部位的FRAXE也相關，近來又發(fā)現FRAXF部位似乎也與脆性X染色體有關，而目前只能檢測與FRAXA相關的FMR-Ⅰ基因的突變，所以只進行基因檢測容易漏診。
DNA印跡技術可以檢測出前突變、嵌合體、全突變以及大片段的缺失，但對較小片段的前突變和缺失則效果較差，PCR則適合于檢測重復數小的前突變，但不能檢測甲基化。

與其他伴有智力低下、特殊面容的遺傳性疾病相鑒別，主要依靠實驗室檢查鑒別診斷。