新生儿败血症临床症状并不典型。部分新生儿尤其是早产儿可无明显的临床表现，一旦发现临床表现时病情往往已是非常危重。大多数患病的新生儿表现为反应差，精神萎靡，吃奶减少或者不吃，皮肤颜色发灰，体温异常（过低或者过高）。随着病情的加重，常出现病理性黄疸，腹胀（合并坏死性小肠结肠炎），呼吸异常（呼吸急促、呼吸暂停、出现呻吟）。

气势汹汹的病菌侵入人体可以导致出现感染性休克和多器官功能不全的情况。大量毒素诱发机体出现低血压、脑水肿、呼吸衰竭、肾功能不全、肝功能损害、骨髓抑制、凝血功能紊乱、皮肤出现花纹。少数重症病例起病就出现全身情况恶化、循环衰竭、中毒酸中毒、弥散性血管内凝血、坏死性小肠结肠炎以及硬肿症的情况。由于大量红细胞被破坏，可以出现重症的黄疸进一步出现胆红素脑病的情况。感染重、起病急的新生儿败血症多为格兰氏阴性杆（大肠埃希菌、克雷伯肺炎杆菌、铜绿假单胞菌等）引发。国外有报道败血症并发细菌性脑膜炎可达25%~50%，其他并发症有肺炎、骨髓炎、肝脓肿等。