神經系統鉤端螺旋體病多在感染鉤端螺旋體後1～2周起病。臨床經過分3個階段：
(1)早期(鉤體血癥期)：持續2～4天，出現感染中毒癥狀如發熱、頭痛、全身乏力、眼結膜充血、腓腸肌壓痛和淺表淋巴結腫大。
(2)中期(鉤體血癥極期及後期)：①病後4～10天出現，神經系統損害主要表現為腦膜炎癥狀，表現為劇烈的頭痛、頻繁的嘔吐、頸強直和腦膜刺激征；②個別病例有大腦和腦幹損害的表現，病情更危重，此期從腦脊液中可分離出致病微生物。
(3)後期(並發癥期或恢復期)：此期鉤體血癥已消失，但少部分患者出現神經系統並發癥，主要表現為兩種類型：①並發腦膜炎型：多在急性期後半個月發病，多屬變態反應所致，患者再現腦膜刺激征狀和體征，腦脊液中淋巴細胞增多，蛋白含量增加，並能檢出鉤端螺旋體抗體及抗原和抗體復合物，但不能分離出病原體；②鉤體腦動脈炎：是鉤體感染最多見而嚴重的神經系統並發癥，多於急性期退熱後半月至5個月發病，其主要病理改變是腦動脈並發動脈炎，血管內膜增厚，致血管阻塞引起腦梗死和腦萎縮，臨床主要表現為中樞性癱瘓，多數為偏癱，亦有單癱、截癱及三肢癱；可有中樞性失語，中樞面、舌癱，假性延髓性麻痹和病理反射，也可出現全身性、部分性癲癇發作和癲癇持續狀態。個別患者可逐漸形成腦底異常血管網而出現煙霧病的臨床表現。