上腔靜脈綜合征的癥狀和體征是由于頭、頸、上肢的靜脈回流受阻、靜脈壓升高引起的。臨床表現的輕重隨阻塞發生的速度、阻塞的程度以及上腔靜脈阻塞部位與奇靜脈之間的解剖關系而異。最常見的癥狀是面、頸、臂、上胸部腫脹，常伴有靜脈曲張。眼常最先受累，主訴流淚、眼瞼水腫、眼球突出。視網膜檢查提示有視網膜水腫、靜脈充血。如果奇靜脈也受到阻塞，則這些癥狀和體征更明顯。不久患者可出現頭痛、頭昏、耳鳴，向前低頭時頭部有脹裂感，面部發紅或發紺。靜脈高壓可引起頸靜脈和腦血管血栓形成，并由此而引起一系列癥狀和體征。視網膜靜脈血栓可以致盲。
由于大多數上腔靜脈綜合征是由肺癌引起的，故肺癌的癥狀也常見，如氣管或右主支氣管受壓引起的刺激性咳嗽、呼吸困難甚至窒息；膈神經、迷走神經和交感神經受侵犯導致的右膈麻痹、聲音嘶啞、疼痛或Horner綜合征等。