Normalmente, as bactérias multiplicam-se na superfície ou perto das membranas mucosas da boca ou da garganta, onde provocam inflamação.
Alguns tipos de Corynebacterium diphtheriae libertam uma toxina potente que pode provocar lesões no coração e no cérebro.
Os sintomas costumam começar com uma inflamação ligeira na garganta e com dor ao engolir. Em geral, a criança tem alguma febre, uma frequência cardíaca acelerada, náuseas, vómitos, calafrios e dor de cabeça. Os gânglios linfáticos do pescoço podem inflamar-se.
A criança pode ter muita mucosidade no nariz que, muitas vezes, só afeta um orifício nasal, se as bactérias se localizarem no nariz. A inflamação pode estender-se da garganta à caixa da voz (laringe) e pode provocar inchaço da garganta ao ponto de estrangular a via respiratória e dificultar a respiração.
Na maioria dos casos, as bactérias formam uma pseudomembrana (uma lâmina de material composto de glóbulos brancos mortos, bactérias e outras substâncias) perto das amígdalas ou noutras áreas da garganta. A pseudomembrana é áspera e tem uma cor cinzento-sujo. Se for extraída bruscamente, pode provocar-se uma hemorragia das membranas mucosas subjacentes. A pseudomembrana pode estreitar os canais respiratórios ou desprender-se de improviso e bloquear completamente a via respiratória, impedindo que a criança possa respirar (uma situação urgente).
Se as bactérias libertarem uma toxina, esta pode disseminar-se pelo fluxo sanguíneo e danificar os tecidos de todo o corpo, sobretudo o coração e os nervos.
A lesão do músculo cardíaco (miocardite) é normalmente muito grave entre o dia 10 e 14, mas pode ocorrer em qualquer momento entre a 1.ª e a 6.ª semanas.