アテトーゼ型脳性麻痺における最大の臨床的特徴は、錐体外路系（大脳基底核）の損傷に起因する持続的な不随意運動です。大脳基底核は、大脳皮質から送られる運動指令をスムーズに調整し、不要な筋収縮を抑制するブレーキ役を担っています。この部位が周産期のトラブルによって損傷を受けると、ブレーキ機能が破綻し、意図しない筋肉の緊張や緩曲が繰り返されます。
具体的な症状としては、四肢をゆっくりとねじるような運動（アテトーゼ運動）や、急激に手足が跳ね上がる舞踏様運動が混在します。安静時には比較的落ち着いているものの、「手足を動かそう」と意識した瞬間や、精神的な緊張・興奮が高まった際に症状が著しく増幅します。また、筋緊張が極端に高まる状態と緩む状態が交互に現れるアテトーゼ型特有の筋緊張異常（ジストニア）を伴う点も特徴的です。
運動障害のみならず、顔面筋や口腔咽頭機能にも影響が及びます。口唇や舌の協調運動が阻害されることで生じる重度の構音障害や嚥下障害、不随意な開口や顔面の歪みは、本人の意思とは裏腹に生じる生理的反応です。睡眠中にはこれらの不随意運動が完全に消失することも、神経学的な大きな特徴の一つです。
