典型的症状是早期的神志丧失，可以伴有或不伴有抽搐或其他中枢神经系统症状。有时可发生从行为改变到轻偏瘫的轻度症状和体征，单独的或伴有气体栓塞的过度肺膨胀可产生纵隔和皮下气肿，气胸少见但更严重，咯血或血性泡沫痰提示肺部损害。医源性动脉气体栓塞罕见，若心脏手术后不能恢复知觉，应怀疑发生动脉气体栓塞。
多数患者起病急骤，突然出现烦躁不安、极度恐惧、呼吸困难、发绀、剧烈的胸、背部疼痛，心前区压抑感，并迅速陷入严重休克状态。体检时，患者的脉搏细弱、甚至触不到，血压下降，甚至难以测出；瞳孔散大、心律失常，于心前区可以听到从滴嗒声至典型的收缩期粗糙磨轮样杂音，有时在颈静脉上，可感到血管内气泡在手指下移动。
如果发病时患者处于头高位，则有可能引起脑血管空气栓塞。此时，患者可出现强直性或阵发性抽搐、意识丧失，或有头痛、头晕、恶心，继而呼吸困难、呼吸微弱、全身发绀、双目失明、肢体瘫痪或抽搐，最后进入休克。
