I segni e i sintomi della sindrome di Klinefelter variano ampiamente da paziente a paziente. In alcuni casi, infatti, l’anomalia genetica non si traduce in manifestazioni evidenti, a tal punto che la diagnosi giunge solo in età adulta. Al contrario, altre volte le anomalie e i disturbi associati alla sindrome insorgono con il passare del tempo ed essere ben riconoscibili.
Nei neonati, ad esempio, l’anomalia genetica può portare ad una generale riduzione del tono muscolare, che si manifesta sotto forma di debolezza, incapacità di rimanere seduti o mantenere alcune posizione. Il bambino può inoltre essere interessato da numerosi ritardi (ad esempio nell’imparare a camminare e a parlare), apparire silenzioso e timido e incontrare problemi di apprendimento tanto nelle materie scientifiche quanto nella lettura e nella scrittura.
È però nel corso della pubertà che insorgono i segni più facilmente riconoscibili. I ragazzi affetti dalla sindrome di Klinefelter possono infatti essere più alti dei familiari ed essere interessati da una sproporzione tra la lunghezza degli arti e quella del tronco. Braccia e gambe sono infatti insolitamente lunghe, mentre le spalle sono più strette e i fianchi più larghi. Il tono della voce, inoltre, può essere acuto, e non è inusuale la completa o parziale assenza di barba e peli. Anche il tono e la massa muscolare possono essere ridotti, e più in generale i pazienti accusano spesso debolezza e stanchezza. I testicoli hanno in genere dimensioni ridotte, e di frequente insorge anche una condizione di ginecomastia.
La sindrome è di frequente causa di infertilità per scarsa produzione o qualità dello sperma. A causa dei risotti livelli di testosterone, infine, il paziente può avvertire anche un basso desiderio sessuale.