A differenza del carcinoma renale, che spesso è asintomatico, il tumore di Wilms si manifesta spesso sotto forma di massa palpabile addominale, a superficie liscia. Frequente è anche la presenza di dolore addominale. I sintomi generali sono presenti in circa la metà dei pazienti e consistono in febbre, perdita di peso e astenia. In rari casi, ma che è importante riconoscere, il tumore si presenta con ematuria (emissione di sangue con le urine). L'eventuale presenza di ipertensione può essere dovuta alla produzione di renina da parte delle cellule tumorali o può risultare dall'attivazione dell'asse renina-angiotensina-aldosterone in seguito al ridotto afflusso di sangue al rene, quando il tumore comprime l'arteria renale. 