Por um lado, a ocorrência de metástases cerebrais significa que as células tumorais da lesão primária se espalharam e podem metástase em múltiplos locais do corpo ao mesmo tempo, e os pacientes são susceptíveis de desenvolver complicações tumorais sistémicas, incluindo sintomas neurológicos. Por outro lado, o tumor cresce de uma forma expansiva no interior do crânio. 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, o tecido cerebral será comprimido e deslocado, resultando em sintomas tais como movimento deficiente dos membros ou perda de consciência, ou em casos graves, herniação cerebral. Há também o facto de o tratamento medicamentoso ser menos eficaz após a ocorrência de metástases cerebrais. A existência de uma barreira hemato-encefálica no tecido cerebral torna difícil a entrada de medicamentos de quimioterapia geral no cérebro.