Alterazioni neurologiche si possono sviluppare nel 15% dei pazienti, e comprendono meningite linfocitaria o meningoencefalite, neurite dei nervi cranici (specie paralisi di Bell) e radicoloneuropatie motorie o sensitive. Di solito durano per mesi e in genere si risolvono completamente. Lesioni miocardiche si verificano in circa l'8% dei pazienti. Nella malattia di Lyme non trattata, la fase tardiva può incominciare da sei-nove mesi fino a quattro anni dall'esordio della malattia (definita dall'eventuale comparsa dell'eritema migrante). L'artrite si sviluppa nel 60-70% dei pazienti. Per diversi anni ricorrono episodi di tumefazione tipicamente intermittente e dolore di alcune articolazioni, in modo particolare delle ginocchia. Le ginocchia sono più gonfie che dolenti, spesso calde ma raramente arrossate. Spesso si formano cisti di Baker che possono andare incontro a rottura.