I sintomi e segni di ipercapnia comprendono l'arrossamento della pelle, frequenza cardiaca elevata, dispnea, extrasistole, spasmi muscolari, riduzione dell'attività cerebrale, aumento della pressione sanguigna, aumento del flusso ematico cerebrale. Possono presentarsi anche mal di testa, stato confusionale e letargia. L'ipercapnia può indurre un aumento della gittata cardiaca, un aumento della pressione arteriosa ed una propensione verso le aritmie. In caso di grave ipercapnia (dovuta p. es. a respirazione in aria con pressione parziale di CO2 superiore a 10 kPa o 75 mmHg), la sintomatologia progredisce verso il disorientamento, il panico, l'iperventilazione, le convulsioni, la perdita di coscienza, e può portare fino alla morte.