Chi subisce un colpo di calore può perdere lucidità e mostrarsi ostile verso i soccorritori: spesso ha mal di testa, e il suo stato può essere scambiato per una intossicazione. La disidratazione riduce la pressione sanguigna e può portare a confusione mentale o svenimento, soprattutto se la vittima si alza in piedi all'improvviso. La pelle diventa arrossata, perché i capillari si dilatano nel tentativo di portare più calore verso la pelle; man mano che l'ipertermia si aggrava la pressione sanguigna cala al punto che il sangue viene richiamato e la pelle diventa pallida o bluastra, e la vittima prova brividi e pelle d'oca, come nella febbre alta. Con l'aumentare della temperatura gli organi interni smettono di funzionare e sopraggiungono il coma e la morte. I bambini molto piccoli possono soffrire di convulsioni. La forte disidratazione che accompagna l'ipertermia da colpo di calore può provocare nausea e vomito; sono stati riportati casi di cecità temporanea. In circostanze molto rare una persona può avere gli stessi sintomi di un colpo di calore senza esserne affetta.