根據接觸史及典型的痙咳期表現，如無典型痙咳者可結合典型血象改變，均可作出臨床診斷，病原學診斷有賴于細菌培養和特異的血清學檢查，對各年齡組不明原因的持續性咳嗽，特別有痙咳癥狀者，均需考慮本病的可能，作進一步的檢測。
潛伏期3～21天，平均7～10天，典型臨床經過分3期。
1、卡他期或稱痙咳前期
起病時有咳嗽，打噴嚏，流涕，流淚，有低熱或中度發熱，類似感冒癥狀，3～4天后癥狀消失，熱退，但咳嗽逐漸加重，尤以夜間為重，此期傳染性最強，可持續7～10天，若及時治療，能有效地控制本病的發展。
2、痙咳期
卡他期未能控制，患者出現陣發性痙攣性咳嗽，其特點是頻繁不間斷的短咳10余聲，如呼氣狀態，最后深長呼氣，此時由于咳嗽而造成胸腔內負壓，加之吸氣時，聲帶仍處于緊張狀態，空氣氣流快速地通過狹窄的聲門而發出一種雞鳴樣高音調的吸氣聲，接著又是一連串陣咳，如此反復發作，一次比一次加劇，直至咳出大量黏稠痰液和嘔吐胃內容物而止，痙咳發作前有誘因，發作時常有喉癢，胸悶等不適預兆，患兒預感痙咳來臨時，表現恐懼，痙咳發作時表情是痛苦的，痙咳時由于胸腔內壓力增加，上腔靜脈回流受阻，頸靜脈怒張，眼瞼及顏面充血水腫，口唇發紺，眼結膜充血，如毛細血管破裂可引起球結膜下出血及鼻出血，有的患者舌向齒外伸，與門齒摩擦，常見有舌系帶潰瘍，有的患者因陣咳，腹壓增高使大小便失禁及出現疝癥，此期如無并發癥發生，一般持續2～6周，也有長達2個月或以上，嬰幼兒和新生兒百日咳癥狀比較特殊，無典型痙咳，由于聲門較小可因聲帶痙攣和黏稠分泌物的堵塞而發生呼吸暫停，因缺氧而出現發紺，甚至于抽搐，亦可因窒息而死亡，成人或年長兒童，百日咳癥狀輕，而且不典型，主要表現為干咳，無陣發性痙咳，白細胞和淋巴細胞增加不明顯，大多被誤診為支氣管炎或上呼吸道感染。
3、恢復期
陣發性痙咳次數逐漸減少至消失，持續2～3周好轉痊愈，若有并發肺炎，肺不張等常遷延不愈，可長達數周之久。
支氣管肺炎是常見的并發癥，多發生在痙咳期，還可并發百日咳腦病，患者意識障礙，驚厥，但腦脊液無變化。