De symptomen van CTX beginnen meestal na het tiende levensjaar, maar in een enkel geval kan dat eerder zijn. De belangrijkste ziekteverschijnselen zijn: vroegtijdige staar aan beide ogen, vetgezwellen in de pezen en problemen van het centrale zenuwstelsel, zoals gedragsstoornissen, dementie, bewegingsstoornissen en epilepsie. Daarnaast kunnen patiënten last krijgen van aderverkalking en botontkalking.
Bij veel jonge patiënten wordt een combinatie van staar en chronische diarree gezien. Vaak blijkt ook bij oudere patiënten achteraf dat dit de eerste verschijnselen van de ziekte waren.
Bij een groot deel van de patiënten begint de ziekte niet met alle symptomen. Met name het feit dat lang niet alle patiënten vanaf het begin van hun ziekte de karakteristieke vetgezwellen in hun pezen hebben, leidt vaak tot een vertraging van het stellen van de juiste diagnose. Patiënten krijgen vaak aanvankelijk een verkeerde diagnose zoals bijvoorbeeld MS, Alzheimer of ontwikkelingsvertraging.

Cerebrotendineuze xanthomatose is langzaam progressief, wat betekent dat de ziekteverschijnselen erger worden naarmate de patiënt ouder wordt. Door vroegtijdige behandeling kunnen de symptomen voorkomen worden en gedeeltelijk ook omgekeerd worden. Zonder behandeling leidt de stapeling van cholesterol en cholestanol in de weefsels van patiënten tot vervroegd overlijden.