นอกจากบาดแผลหรืออาการฟกช้ำที่หนังศีรษะแล้ว ผู้ป่วยอาจแสดงอาการได้หลายลักษณะ ขึ้นกับความผิดปกติที่เกิดขึ้นในสมอง ดังนี้
1. สมองได้รับการกระทบกระเทือน (brain concussion) เกิดจากศีรษะได้รับแรงกระแทกอย่างรุนแรง (เช่น เกิดเหตุรถชนขณะขับมาด้วยความเร็ว ศีรษะถูกกระทบกระแทกขณะเล่นกีฬา) ทำให้เนื้อสมองส่วนต่าง ๆ ในกะโหลกเกิดการกระทบกระเทือน ส่งผลให้ทำงานผิดปกติไปชั่วคราว โดยที่การบาดเจ็บนั้นไม่ได้ทำให้เกิดการฟกช้ำและการฉีกขาดของเนื้อสมอง หรือทำให้มีเลือดออกในสมอง
ผู้ป่วยอาจมีอาการทางสมองอย่างใดอย่างหนึ่งหรือหลายอย่างร่วมกัน อาจมีอาการเกิดขึ้นหลังเกิดเหตุทันที หรือหลังเกิดเหตุเป็นชั่วโมง ๆ หรือเป็นวัน ๆ โดยอาจมีอาการปวดศีรษะ เวียนศีรษะ บ้านหมุน มีเสียงในหู (หูอื้อ) เห็นภาพซ้อน มีความรู้สึกไวต่อแสงหรือเสียง จมูกไม่ได้กลิ่น ลิ้นไม่รู้รส คลื่นไส้ เป็นลม อ่อนล้า เซื่องซึม สับสน หลง ๆ ลืม ๆ ขาดสมาธิ นอนหลับยาก บุคลิกเปลี่ยนไปจากเดิม (หงุดหงิดง่าย อารมณ์แกว่งง่าย)
ผู้ป่วยบางรายอาจมีอาการหมดสติหลังการบาดเจ็บ ซึ่งจะเป็นอยู่เพียงชั่วครู่ ประมาณ 2-3 นาที หรือมากกว่า (น้อยรายมากที่อาจหมดสตินานเกิน 15 นาที) เมื่อฟื้นแล้วอาจรู้สึกงุนงง จำเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นไม่ได้ ซึ่งอาจเป็นอยู่เพียงชั่วขณะหรือเป็นวัน ๆ
อาการต่าง ๆ จะค่อย ๆ หายไปได้เองใน 2-3 วัน หรือเป็นสัปดาห์ ๆ
บางรายอาจมีอาการต่อเนื่องนานเป็นเดือน ๆ หรือเป็นปี ๆ ที่พบบ่อยคือ มีอาการปวดศีรษะ อ่อนล้า มีความรู้สึกไวต่อแสงหรือเสียง หลง ๆ ลืม ๆ ขาดสมาธิ นอนหลับยาก หรือบุคลิกเปลี่ยนไปจากเดิม โดยอาจมีอาการเพียงอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือมากกว่าหนึ่งอย่างก็ได้ ภาวะดังกล่าวเรียกว่า "กลุ่มอาการหลังสมองได้รับการกระทบกระเทือน (post-concussion syndrome/PCS)"
สมองได้รับการกระทบกระเทือน นับว่าเป็นภาวะที่ไม่มีอันตรายร้ายแรง และไม่ทำให้เสียชีวิต
2. สมองฟกช้ำ (brain contusion ซึ่งมักเกิดจากศีรษะได้รับแรงกระแทกอย่างรุนแรง) หรือสมองฉีกขาด (brain laceration ซึ่งมักเกิดร่วมกับกะโหลกศีรษะแตก และมีเศษกระดูกยุบไปทิ่มตำเนื้อสมอง)
ถ้ารอยโรคมีขนาดเล็กมาก มีผลกระทบต่อสมองเพียงเล็กน้อย ก็จะมีอาการทางสมองไม่มาก (เช่น ปวดศีรษะ เวียนศีรษะ บ้านหมุน มีเสียงในหู เห็นภาพซ้อน มีความรู้สึกไวต่อเสียงหรือแสง คลื่นไส้ เป็นลม อ่อนล้า เซื่องซึม สับสน หลงลืม ขาดสมาธิ นอนไม่หลับ) ซึ่งจะค่อย ๆ ทุเลาไปได้เอง
ถ้ารอยโรคมีขนาดใหญ่ หรือรอยโรคมีขนาดเล็กแต่ทำให้สมองบวมหรือมีเลือดออก ก็จะมีอาการทางสมองที่รุนแรง ผู้ป่วยมักมีอาการหมดสติเป็นเวลาสั้น ๆ (ประมาณ 2-3 นาที) หรือมากกว่า เมื่อฟื้นแล้วมักมีอาการเซื่องซึม สับสน กระสับกระส่าย หรือกระวนกระวาย บางรายอาจมีอาการชัก สูญเสียการทรงตัวหรือการประสานงานของกล้ามเนื้อ อาเจียน แขนขาเป็นอัมพาตครึ่งซีก ปากเบี้ยว พูดอ้อแอ้หรือพูดไม่ได้ ตาพร่ามัวหรือเห็นภาพซ้อน หูตึง หรือจมูกไม่ได้กลิ่น ลิ้นไม่รู้รส บางรายอาจมีอาการหลง ๆ ลืม ๆ ความคิดเชื่องช้าหรือติดขัด หรือควบคุมอารมณ์ไม่ได้
ในรายที่การบาดเจ็บรุนแรงมาก อาจทำให้สมองบวมอย่างมาก และความดันในกะโหลกสูงมาก มีผลกระทบต่อสมองที่รุนแรงขึ้น ซึ่งอาจทำให้เกิดภาวะสมองเลื่อน (brain herniation) มีอาการสลบ (โคม่าหรือหมดสติอย่างต่อเนื่อง) และทำให้เสียชีวิตได้
3. ก้อนเลือดในกะโหลกศีรษะ (intracranial hematoma) มักเกิดจากศีรษะได้รับบาดเจ็บจนทำให้หลอดเลือดในกะโหลกศีรษะฉีกขาด มีเลือดออก ค่อย ๆ สะสมเป็นก้อนเลือด (hematoma) ที่มีขนาดโตขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งอาจเกิดที่เยื่อหุ้มสมองหรือในเนื้อสมองก็ได้ ก้อนเลือดจะกดดันเนื้อสมอง ทำให้เกิดอาการทางสมองที่ค่อย ๆ รุนแรงขึ้น ถือว่าเป็นภาวะร้ายแรง หากไม่ได้รับการรักษาอย่างทันท่วงทีอาจเสียชีวิตได้รวดเร็ว
ผู้ป่วยมักมีอาการปวดศีรษะอย่างต่อเนื่องและรุนแรง อาเจียนอย่างรุนแรงและต่อเนื่อง ซึมลงเรื่อย ๆ เวียนศีรษะ สับสน พูดอ้อแอ้ รูม่านตา 2 ข้างไม่เท่ากัน แขนขาเป็นอัมพาตครึ่งซีก ในที่สุดเมื่อก้อนเลือดมีขนาดโตมาก ก็จะมีอาการเซื่องซึม ชัก สลบ (โคม่าหรือหมดสติอย่างต่อเนื่อง)
บางรายหลังบาดเจ็บอาจรู้สึกเป็นปกติดีอยู่สักระยะหนึ่ง หรืออาจมีอาการหมดสติหลังบาดเจ็บอยู่ครู่หนึ่งแล้วฟื้นคืนสติได้เอง ในระยะต่อมาจึงค่อยเกิดอาการทางสมองดังกล่าวข้างต้น
ในรายที่มีก้อนเลือดเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว มักมีอาการเกิดขึ้นทันที หรือภายใน 24 ชั่วโมง
ส่วนในรายที่มีก้อนเลือดค่อย ๆ เกิดสะสมโตขึ้นทีละน้อย ก็อาจมีอาการเกิดขึ้นหลังบาดเจ็บเป็นวัน ๆ หรือเป็นสัปดาห์ ๆ หรือมากกว่า
ในรายที่เป็นก้อนเลือดใต้เยื่อหุ้มสมองชั้นนอกแบบเรื้อรัง (chronic subdural hematoma) ซึ่งมีเลือดซึมออกทีละน้อย ค่อย ๆ สะสมเป็นก้อนโต พบบ่อยในผู้บาดเจ็บที่สูงอายุ หรือดื่มแอลกอฮอล์จัด อาจมีอาการเกิดขึ้นหลังได้รับบาดเจ็บเป็นวัน ๆ เป็นสัปดาห์ ๆ หรือเป็นเดือน ๆ ก็ได้ แล้วจึงค่อยมีอาการปวดศีรษะ ซึ่งเป็นถี่และแรงขึ้นทุกที คลื่นไส้ อาเจียน ซึม บุคลิกภาพเปลี่ยนแปลง แขนขาอ่อนแรง หรือชักแบบโรคลมชัก
สำหรับทารกแรกเกิดที่มีก้อนเลือดในกะโหลกศีรษะ มักมีประวัติคลอดยากหรือศีรษะได้รับการกระทบกระเทือนระหว่างคลอด มักจะมีอาการร้องเสียงแหลม ซึม อาเจียน ชัก แขนขาอ่อนแรงกระหม่อมโป่งตึง

อาการที่แสดงถึงความรุนแรงของผู้ป่วยศีรษะได้รับบาดเจ็บ
ถ้าพบอาการเพียงข้อใดข้อหนึ่งดังต่อไปนี้ ควรส่งผู้ป่วยไปโรงพยาบาลด่วน
- หมดสติ
- ชัก
- ปวดศีรษะรุนแรงอย่างต่อเนื่อง
- อาเจียนรุนแรง หรืออาเจียนอย่างต่อเนื่อง
- กระสับกระส่าย หรือซึมอย่างต่อเนื่องมากกว่า 6 ชั่วโมง
- แขนขาชาหรืออ่อนแรง
- ทรงตัวไม่ได้ หรือเดินไม่ได้
- พูดอ้อแอ้ หรือพูดไม่ได้
- ตาพร่ามัว เห็นภาพซ้อน หูตึง (ไม่ได้ยิน) จมูกไม่ได้กลิ่น หรือลิ้นไม่รู้รส
- หายใจลำบาก หรือมีอัตราการหายใจต่ำกว่าปกติ
- ชีพจรเต้นช้า และความดันโลหิตสูง
- คอแข็ง (ก้มคอไม่ลง)
- รูม่านตา 2 ข้างไม่เท่ากัน
- มีเลือดหรือน้ำใส ๆ (น้ำสมอง-ไขสันหลัง) ไหลออกทางจมูก ปาก หรือหู
- จดจำผู้คนหรือสิ่งรอบข้างไม่ได้