Kinderen met PKU worden gezond geboren. Doordat het enzym fenylalaninehydroxylase bij hen geheel of gedeeltelijk ontbreekt, kunnen ze het aminozuur fenylalanine niet goed afbreken. Wordt een patiënt met PKU niet behandeld, dan zorgt de opstapeling van fenylalanine voor hersenschade. De eerste tekenen daarvan worden meestal rond het halfjaar zichtbaar: het kind blijkt een ontwikkelingsachterstand te hebben.

PKU is echter goed te behandelen. Wordt de behandeling op tijd gestart en goed volgehouden, dan wordt een ontwikkelingsstoornis voorkomen. In Nederland worden alle baby's opgespoord met de hielprik. Daardoor kunnen ze al vanaf hun eerste levensweken behandeld worden.

Hyperfenylalaninemie
Sommige patiënten hebben maar een licht verhoogde hoeveelheid fenylalanine in hun bloed. Voor hen is het strenge PKU-dieet niet nodig. Wel krijgen ze soms een lichte eiwitbeperking.

Variant-PKU
Er zijn ook heel zeldzame varianten van PKU, die voorkomen bij ongeveer 1 tot 3% van de PKU-patiënten. Bij hen zorgt het enzymdefect voor een tekort aan neurotransmitters: stoffen die de prikkeloverdracht in het zenuwstelsel regelen. Worden deze patiënten niet behandeld, dan krijgen ze een ernstige neurologische aandoening. Dit is eigenlijk geen PKU, maar een probleem in de stofwisseling van neurotransmitters. Ook voor deze varianten is een behandeling mogelijk die de schadelijke gevolgen van het enzymdefect voorkomt.