急性放射病轻者表现为头昏、乏力、失眠、嗜睡、食欲减退、恶心、腹泻、腹痛等症状。重者表现为意识障碍、站立不稳、头部摇摆、左右摇晃、肢体震颤、不规则抽搐、眼球震颤等中枢神经系统功能障碍的症状。部分可以并发皮肤损伤，表现为皮肤刺痒、红斑等疾病。
依据辐射剂量、基本病理改变和临床表现，急性放射病可分为骨髓型、肠型和脑型三种类型，具有病因明确、起病急、病情随辐射剂量增大而严重和病程呈阶段性发展等临床特点。病情严重程度主要与受照射的辐射剂量有关，辐射剂量率、照射方式和剂量分布情况对病情也有一定影响。遭受低于致死剂量照射所致的典型急性放射病病程可分为初期、假愈期、极期和恢复期四个阶段。
1、骨髓型急性放射病：1、轻度：症状轻，病情无明显分期。初期可出现头昏、乏力、失眠或嗜睡、食欲减退和恶心等症状。出现精神紧张、恐惧、失望等心理障碍。假愈期症状不明显。极期可有轻度恶心或呕吐、低热，无明显出血症状。经治疗和休息，一般在1个半月左右逐渐恢复。
2、中度：症状较明显，照射后2~3小时出现全身乏力、头昏、食欲减退、恶心、呕吐等初期症状，可有心悸、失眠、发热等表现。3~4天进入假愈期，持续3~4周，患者除感轻度疲倦外，无明显其他症状。临近极期时出现脱发、继以高热、感染和出血，并伴有精神萎靡、明显乏力、食欲差等症状。感染通常发生在口咽部，如牙龈炎、咽峡炎、扁桃体炎、口腔黏膜溃疡等，严重时发生肺炎、尿路感染、肠道感染等。出血多见于皮肤易摩擦部位，皮肤毛细血管负压脆性试验阳性。可出现轻度或中度贫血。经积极治疗，2个月左右进入恢复期，症状减轻，全身情况逐渐好转，可较长时间存在轻度贫血，缓慢恢复。生殖功能恢复需1年以上。
3、重度：症状明显，病情较重。初期除全身乏力、头昏、食欲减退等症状外，较早出现呕吐，连续3~5次，可有腹泻，并出现腮腺肿痛。假愈期持续2~3周，可有中度发热，外周血白细胞可出现一过性回升。极期症状恶化，出现明显的毛发脱落、精神萎靡、恶心呕吐、厌食、消瘦、高热、出血。免疫功能明显下降，发生口腔、呼吸道感染甚至败血症，体温达39~40℃。皮肤和黏膜出现瘀点、瘀斑和渗血，甚至出现柏油样便。由于严重的感染和出血，常可导致死亡。经积极治疗，患者可度过极期进入恢复期，白细胞和血小板逐渐回升，一般状况好转，可存在中度贫血。生殖功能恢复需2年以上，甚至造成不育。
4、极重度：病情发展快，症状重，病程短，死亡率高。受照后1小时内即出现频繁呕吐、腹泻，腮腺肿胀、疼痛。假愈期不明显，受照后第2周即进入极期，出现拒食、呕吐、腹泻、高热、感染、水电解质代谢紊乱。患者迅速消瘦、精神萎靡，并发严重感染、出血和多脏器功能衰竭而死亡。
2、肠型急性放射病：病情凶险，发展快，预后差。受照后半小时内即出现频繁呕吐、腹痛、腹泻、水电解质代谢严重紊乱。早期腹痛为其特点。无明显假愈期，经3~5天症状稍缓解后，迅速进入极期，症状加重，反复发作呕吐，呕吐物含胆汁或血性液体。腹泻可日达20余次，呈喷射状、血水样便，里急后重，有时可见脱落的肠黏膜组织，常可发生肠麻痹、肠套叠、肠穿孔和腹膜炎等并发症。外周血细胞下降较骨髓型急性放射病更为严重，由于顽固的呕吐、腹泻，患者出现严重脱水、酸中毒、微循环障碍，并在2~3周内因心、肺、胃肠等多脏器功能衰竭死亡。
3、脑型急性放射病：病情发展快，病程短。主要表现为意识障碍和站立不稳、步态蹒跚、头部摇摆、左右摇晃等共济失调，以及肌张力增加、肢体震颤、不规则抽搐、眼球震颤等中枢神经系统功能障碍的症状。多在1~3天内发生昏迷、循环衰竭、休克而死亡。