革蘭氏陰性桿菌敗血癥在起病時，大多數病人有寒戰、高熱(呈高度弛張熱)、全身出冷汗，另一些病人僅有輕度全身不適和中等度發熱(呈稽留熱型)，起病緩慢，稍后，病勢可變得兇險，病人血壓很快下降，甚至可發生明顯的休克。伴有重要器官(心、腦、腎)缺血的臨床表現，如少尿、氮質血癥、酸中毒及循環衰竭等。休克一般持續3～6天，嚴重者可因此而死亡。
在起病時，血白細胞可減少，隨即白細胞數可中等度增加并有核左移現象。于少尿出現之前，常有輕度的蛋白尿。病人可有代謝性酸中毒或呼吸性堿中毒，有些病人可發生彌散性血管內凝血(DIC)。