Por um lado, a ocorrência de metástases cerebrais significa que as células tumorais na lesão primária se espalharam e podem metástase em múltiplas partes do corpo ao mesmo tempo, e os pacientes são susceptíveis de desenvolver complicações tumorais sistémicas, incluindo sintomas neurológicos. Por outro lado, o tumor cresce expansivamente no crânio, e o processo de crescimento irá comprimir o tecido cerebral e bloquear a via de circulação do líquido cefalorraquidiano, causando assim sintomas de hipertensão intracraniana, tais como dores de cabeça, náuseas e vómitos.
Se o tumor continuar a progredir, os tecidos cerebrais serão deslocados pela pressão, e ocorrerão sintomas tais como movimento de membros prejudicado ou perda de consciência. Após a ocorrência de metástases cerebrais, o efeito do tratamento medicamentoso é fraco. Existe uma barreira hemato-encefálica no tecido cerebral, pelo que não é fácil a entrada de medicamentos de quimioterapia geral no cérebro.