A malformação de Chiari é causada pela posição baixa das amígdalas cerebelares (as projecções mais baixas do cerebelo, uma de cada lado, que se assemelham às amígdalas da garganta), pela compressão da medula oblonga e da medula espinal cervical superior, pela tensão sobre os nervos cranianos e cervicais circundantes e pela consequente cavitação da medula espinal (que pode ser interpretada como uma acumulação de líquido na medula espinal), o que resulta nos sintomas clínicos correspondentes. Os sintomas específicos incluem: fraqueza muscular, principalmente nos membros superiores, mas em casos graves também nos membros inferiores; atrofia focal, principalmente nos grandes e pequenos músculos interfalângicos de ambos os lados da mão; espasmos musculares, principalmente nos membros superiores e nas mãos, muitas vezes manifestados como dificuldade em estender os braços e os dedos, e em casos graves os membros inferiores também podem estar envolvidos; distúrbios sensoriais, tipicamente com redução da sensação de dor e temperatura num ou em ambos os membros superiores e sensação tátil normal; dificuldade em engolir/choque na água; dispneia; vertigem; nistagmo; marcha instável/ataxia (diminuição do equilíbrio e da coordenação); pouca ou nenhuma transpiração em metade do corpo ou do rosto; dor no pescoço; movimento limitado do pescoço; torção do pescoço, etc.