As manifestações clínicas quando ocorrem metástases cerebrais estão relacionadas com o local da metástase e o tamanho da massa. Por exemplo, a compressão pelos tecidos circundantes pode produzir um aumento da pressão intracraniana e manifestações de dores de cabeça, vómitos e edema papilífero do nervo óptico.
Se o parênquima cerebral for invadido, podem ocorrer sintomas psiquiátricos, epilepsia e distúrbios sensorimotores. A invasão do tálamo pode resultar em perda sensorial e movimentos involuntários. As metástases cerebelares podem resultar em nistagmo e disfunção da coordenação músculo-motora. Alguns doentes com metástases meníngeas podem apresentar um agravamento progressivo das dores no pescoço e ombro, etc.