Triệu chứng chính của tăng natri máu là khát. Thiếu cảm giác khát ở bệnh nhân hôn mê nghi ngờ suy giảm cơ chế khát. Bệnh nhân gặp khó khăn khi giao tiếp có thể không thể bày tỏ cảm giác khát hoặc tiếp cận với nước. Đôi khi bệnh nhân gặp khó khăn khi giao tiếp, thể hiện khát bằng kích động.
Các dấu hiệu chính của tăng natri máu gây ra do rối loạn chức năng thần kinh trung ương do teo tế bào não. Có thể gây nhầm lẫn, kích thích thần kinh cơ, tăng phản xạ, co giật, hoặc hôn mê. Tổn thương mạch máu não với xuất huyết dưới nhện hoặc dưới màng cứng và huyết khối tĩnh mạch có thể được mô tả ở trẻ em, những bệnh nhân tử vong do tăng natri máu nặng.
Trong tăng natri máu mạn tính, chất hoạt tính thẩm thấu được tạo ra trong các tế bào thần kinh trung ương (osmol idiogenic) và tăng thẩm thấu trong tế bào. Do đó, mức độ mất nước của tế bào não và các triệu chứng thần kinh trung ương ít nặng hơn ở tăng natri mạn tính so với tăng natri cấp tính.
Khi tăng natri máu xảy ra với bất thường tổng lượng natri cơ thể, triệu chứng điển hình của thiếu hụt thể tích hoặc là quá tải thể tích xuất hiện. Bệnh nhân với thận khiếm khuyết cô đặc sẽ bài tiết lượng lớn thể tích nước tiểu nhược trương. Khi mất ngoài thận, nguyên nhân mất nước thường rõ (ví dụ nôn, tiêu chảy, đổ quá nhiều mồ hôi) và nồng độ natri nước tiểu thấp.