De symptomen van homocystinurie zijn over het algemeen nog niet duidelijk bij de geboorte. De symptomen zijn progressief, dat betekent dat ze (zonder behandeling) geleidelijk verergeren. De ogen, het skelet en bindweefsel, het centraal zenuwstelsel en de bloedvaten zijn betrokken bij het ziekteproces. Hieronder worden die symptomen apart beschreven. De symptomen zijn bij een groot deel van de patiënten geheel of gedeeltelijk te vermijden door middel van behandeling met vitamine B6 (pyridoxine) of een methionine-arm dieet.

Ogen
Vaak is een patiëntje met homocystinurie al op zeer jonge leeftijd bijziend. Dat wordt veroorzaakt doordat de ooglenzen loslaten of verschuiven ('ooglensluxatie'). Vaak gebeurt dit rond of na de kleuterleeftijd. De ooglensluxatie kan ook andere complicaties met zich meebrengen, waaronder een druk op het oog die uiteindelijk kan leiden tot blindheid.

Skelet en bindweefsel
Patiënten hebben vaak al op jonge leeftijd afwijkingen aan het skelet. Vaak hebben zij verdikte kniegewrichten, waardoor ze X-benen hebben. Ook is hun borstkas meestal anders gevormd. Na de puberteit hebben patiënten doorgaans heel lange en smalle botten. Daardoor zijn ook hun vingers uitzonderlijk lang. Hun botten zijn over het algemeen erg broos door botontkalking.
De skeletafwijkingen die bij homocystinurie gevonden worden, komen ook bij andere ziekten voor. Bij jonge patiëntjes moet onderzocht worden of de afwijkingen het gevolg zijn van homocystinurie of van een vitamine D-gebrek (rachitis). Homocystinuriepatiënten lijken erg op patiënten met het Marfansyndroom, een ziekte van het bindweefsel. Het gebeurt soms dat homocystinuriepatiënten behandeld worden door orthopedisten zonder dat bekend is dat hun klachten worden veroorzaakt door de Stofwisselingsziekte homocystinurie.

Centraal zenuwstelsel
Een groot gedeelte van de patiënten heeft enige achterstand in de verstandelijke en motorische ontwikkeling. Patiënten met de pyridoxinegevoelige vorm van homocystinurie hebben hierop minder kans dan klassieke homocystinuriepatiënten. Bovendien kunnen de neurologische problemen bij die patiënten door goede behandeling deels voorkomen worden.
Behalve deze achterstand, kunnen patiënten ook last hebben van (epileptische) aanvallen, gedragsstoornissen en uitvalsverschijnselen. 

Bloedvaten
Door de ziekte verslechteren de bloedvaten in een versneld tempo. Daardoor hebben homocystinuriepatiënten een sterk verhoogde kans op trombose en longembolieën. Trombose kan optreden in alle bloedvaten in het lichaam en op elke leeftijd. Wanneer de trombose een belangrijk bloedvat afsluit, kan dit de oorzaak zijn van vroegtijdig overlijden.
Homocystinuriepatiënten lopen meer risico dan anderen wanneer zij onder narcose moeten. Voor deze patiënten zijn in zo'n geval extra maatregelen en specifieke behandeling nodig.