1.男性患者 以智力低下，耳大及睪丸大為特征，典型臨床癥狀包括：
(1)智力低下：IQ常低于50，并呈進(jìn)行性加劇。
(2)特殊面容：出生體重多較高，生后頭幾年生長(cháng)速度快，但成人時(shí)身材矮小，面部瘦長(cháng)、前額突出。頭圍增大、眶上飽滿(mǎn)、虹膜顏色變淡、耳大外翻、高腭弓、大嘴、厚唇以及下頜大而突出等。
(3)大睪丸：多在青春前期睪丸增大，青春后期睪丸可達30～50cm，陰囊增厚，少見(jiàn)于年幼患者，常伴大陰莖。
(4)語(yǔ)言發(fā)育障礙：較為常見(jiàn)，表現為會(huì )話(huà)和言語(yǔ)表達能力的發(fā)育嚴重遲緩，存在構音障礙、病理性模仿和重復言語(yǔ)以及語(yǔ)法和詞匯缺乏等。
(5)人格行為異常：包括好動(dòng)、精力不集中、性情孤僻、逆反心理強、焦慮及自殘等。
(6)神經(jīng)系統癥狀：多較輕微，常見(jiàn)為四肢運動(dòng)障礙。不隨意運動(dòng)遲緩、關(guān)節過(guò)度強直及全身反射亢進(jìn)，偶見(jiàn)抽風(fēng)等。
(7)生殖系統：性功能低下，成年患者陰毛呈女性分布和乳房女性化，但可生育后代。
2.女性攜帶者 可表現輕度智力障礙，卵巢功能早衰。在女性攜帶者中，70%有前突變而不表現出明顯的生理或認知、行為異常，而其他 30%具有全突變的女性，會(huì )表現一定范圍的癥狀。一般來(lái)說(shuō)發(fā)病女性在外貌上只有輕微的改變，有尖臉和大耳。
全突變的女性認知和行為方面的異常通常會(huì )比在發(fā)病男性身上所觀(guān)察到的癥狀輕。她們當中有一半表現出典型的智力低下和表現出非言語(yǔ)性學(xué)習困難，另一半有通常需要得到不斷支持的精神發(fā)育遲滯。但是所有這些女性似乎有起源于右腦和前額葉的認知損害，結果是引致視覺(jué)-空間，感知技能、執行功能、注意力和同時(shí)進(jìn)行能力等異常。然而，她們在連續進(jìn)行的過(guò)程中表現較好，如組織信息或時(shí)間順序，這些發(fā)病的女性在詞語(yǔ)記憶和閱讀方面有近似的能力，數學(xué)方面比較差，使用韋氏兒童智力量表(WISC-R )測試智力時(shí)，她們的數學(xué)和圖形排列方面得分特別低。她們也有一種特別的說(shuō)話(huà)方式，表現為重復和雜亂無(wú)章。
她們的個(gè)性常常是害羞和退縮，有著(zhù)奇怪的交流方式和怪癖。特殊的表現包括有刻板行為，離題的說(shuō)話(huà)，沖動(dòng)，注意力分散和適應困難。全突變的女性中有 20%～60%會(huì )被診斷患有精神心理障礙。最常見(jiàn)的診斷是抑郁，特有的精神分裂樣改變，廣泛發(fā)育障礙，個(gè)性退縮和焦慮。
脆性X染色體的臨床表現多種多樣，性格、心理及精神方面的改變也不完全相同，況且有的患者其臨床癥狀并不十分典型，單靠臨床表現很難做出診斷。實(shí)驗室檢查不僅為及早明確診斷提供了可靠的依據，還可以進(jìn)行攜帶者的診斷和產(chǎn)前診斷，以及家系調查和群體普查。
以細胞學(xué)技術(shù)檢測X脆性位點(diǎn)是一種形態(tài)學(xué)的檢測方法，但準確性和敏感性不是很高。基因檢測雖然是診斷FXS的主要手段，但是基因檢測不能完全替代染色體檢測，因為隨著(zhù)研究的深入，發(fā)現脆性X染色體不僅只是與脆性部位FRAXA有關(guān)，而且與原來(lái)認為是普通脆性部位的FRAXE也相關(guān)，近來(lái)又發(fā)現FRAXF部位似乎也與脆性X染色體有關(guān)，而目前只能檢測與FRAXA相關(guān)的FMR-Ⅰ基因的突變，所以只進(jìn)行基因檢測容易漏診。
DNA印跡技術(shù)可以檢測出前突變、嵌合體、全突變以及大片段的缺失，但對較小片段的前突變和缺失則效果較差，PCR則適合于檢測重復數小的前突變，但不能檢測甲基化。

與其他伴有智力低下、特殊面容的遺傳性疾病相鑒別，主要依靠實(shí)驗室檢查鑒別診斷。