在各种临床表现中，神经系统症状是最常见的症状，这包括智能障碍，惊厥发作，共济失调，构音障碍、肌张力改变及未梢神经炎等，其中又以智能障碍、惊厥最常见。
1.智能障碍。婴儿期起病的遗传性代谢病若不及时诊治，除了少数病种以外，绝大多数都将出现智能障碍，而且常常是中度到重度的智能障碍。
智能障碍分三度
轻度：相当于智商50～70。患者在婴幼儿期能认人，能说话，能坐，能立。但较同龄儿发育迟缓，且不敏捷，至年长时，虽然能自理生活和从事简单劳动，但学习上接受能力差，判断、记忆、吸取教训的能力低于同龄儿，性格和行为亦多与正常同龄儿不同，至成年期，其智能只能达到7～12岁正常儿童的水平。
中度，相当于智商30～50。发育落后，运动不协调，虽然学会语言，但进展很慢，吐字不清，词汇贫乏，能认人，但关系搞不清楚;学习困难，思维能力差，以后的智力多停留在3～7岁正常儿童的水平。
重度：相当于智商O～30。在胎儿期孕妇觉胎动少，新生儿期可发现哭声低微，吸奶力差，吃奶量少，婴儿期发现精神呆滞，对环境刺激的反应迟钝，抬头(竖颈)、坐起、站立行走等发育过程显著迟滞;不能学会语言，仅能发出不成句的单音，以后智能虽有所进步，但远远落后于同龄儿，对外界无适当反应，不会避开或防御日常生活中可能遇到的危险或伤害，以后智力多停止在3岁以下正常儿童的水平。
据世界卫生组织估计，在有严重智能障碍的患者中，10%左右的患者是由遗传性氨基酸代谢异常造成的。西欧及美国所进行的大量普查工作表明，由于遗传性氨基酸代谢异常所引起的智能发育落后的发病率约为全部出生活婴的1：6000。在遗传性氨基酸代谢疾病中除尿黑酸尿症、白化病、良性高苯丙氨酸血症等不伴智能障碍外，一般都伴有严重的智能障碍，这包括苯丙酮尿症，枫糖尿症，高组氨酸血症，同型胱氨酸尿症，酪氨酸血症等等。其中以苯丙酮尿症引起者最多。苏联统计了5662名严重智能障碍患者中，28.4%为遗传缺陷。其中20%是苯丙酮尿症引起的，这类疾病所引起的智能障碍一般具有如下特点：
(1)出生时没有明显的异常;
(2)开始进食若干时间后(几天或几周后)才出现神经系统症状，
(3)随年龄的增长，头围越来越小于正常儿童，智能发育进行性障碍，
(4)病理解剖显示脑发育不良;
(5)早期诊断并及时给予适当的饮食治疗，多数患者可以不出现脑实质的损害，智能发育可以正常。
糖代谢及脂质代谢障碍中也有相当多的病例可引起智能障碍，如半乳糖血症，各型粘多糖沉积病，尼曼一匹克氏病，GM1及GM2神经节苷脂沉积病，岩藻糖沉积病，甘露糖沉积病等等。我国有一组240例小儿中重度智能障碍的病例报告，分析出生前因素中15%为糖脂代谢障碍性疾病所引起。这些疾病引起的智能障碍其特点为：
(1)细胞内有特异的沉积物，
(2)沉积物是空泡性的，就是说，是有膜包绕的，用电子显微镜可以显示其超微结构;
(3)智能障碍呈进行性;
(4)酶的替代疗法至少在理论上是可以阻止病情的发展。
2.惊厥： 惊厥是很多遗传性代谢病常见而重要的表现。以惊厥为特征的主要有神经鞘脂病和氨基酸代谢异常所致的低血糖、高血氨症等。
神经鞘脂病系由于溶酶体内水解酶活性不足，使鞘脂沉积于细胞内所致。属于这一类的疾病有Krabbe病，GM2神经节苷脂沉积病，尼曼一匹克氏病婴儿型和高雪氏病婴儿型等。
氨基酸代谢异常引起的惊厥常为低血糖、高血氨所致。属于这一类疾病的有甲基丙二酸尿症、丙酸血症、枫糖尿症、高氨酸血症I型等等。这类疾病引起的惊厥多发生在新生儿期，因此，有些医院对新生惊厥患者除测血钙外，还常规的检查血糖、血氨及二氧化碳结合力。苯丙酮尿症一般不在新生儿期出现惊厥，而在3～4个月后出现癫痫。
还有的惊厥是低钠血症引起。这以21羟化酶缺陷所致的失盐型先天性肾上腺皮质增生症为代表，它通常在出生后第一周末发生。如果不认识和不经治疗，可导致严重水电解质失调而致死。女性患儿根据外阴男性化，常有助于作出诊断。
糖代谢异常出现惊厥的有半乳糖血症，糖原合成酶缺乏症，l型糖元代谢病等，其机理也是由于低血糖所致的脑损伤。
3.共济失调：遗传性代谢病引起的共济失调可以分间歇性急性与慢性进行性两类。造成间歇性急性共济失调的病有遗转性共济失调性毛细血管扩张症、高丙氨酸血症、间歇性枫糖尿症、色氨酸转运异常及先天性高氨血症等。引起慢性进行性共济失调的病有Refsum氏病、无B脂蛋白血症，异染性脑白质营养不良、皮层外轴突发育不良、氨基己糖苷酶缺乏症的少年型、乳糖基酰基鞘氨醇过多症及脂褐质沉积病等。
4.肌张力改变：可分为肌张力减弱，肌张力增强和肌阵挛三种。引起肌张力减弱的遗传性代谢病有GMl和GM2神经节苷脂沉积病，蜡样脂褐质沉积病，尼曼一匹克氏病， Farber氏病，岩藻糖沉积病以及异染性脑白质营养不良，Duchenne型进行性肌营养不良症等。
引起肌张力增强的疾病有球形细胞脑白质营养不良、高雪氏病，肾上腺脑白质营养不良、粘多糖沉积病Ⅵ型及肝豆状核变性等。有些原来导致肌张力减弱的疾病，在某些人中又可表现出肌张力增强。引起肌阵挛的疾病基本上与引起惊厥的疾病相重叠，它们有时以全身性惊厥为主要表现，有时又可仅表现为肌阵挛。
5.昏睡：有些遗传性代谢病可表现出昏睡，如GM1、GM3神经节苷脂沉积病、枫糖尿症、高赖氨酸血症、丙氨酸血症、扭结发综合征、先天性乳酸增多症，甲基丙二酸尿症，精氨酸代琥珀酸尿症，鸟氨酸氨基甲酰磷酸转移酶缺乏症(高氨血症I型)、氨基甲酰磷酸合成酶缺乏症(高氨血症I型>，瓜氨酸血症等。
6.末梢神经炎，可见于粘多糖沉积病I、Ⅱ、Ⅵ型，粘脂沉积病I、Ⅲ型，异染性脑白质营养不良，Fabry氏病，a脂蛋白缺乏症、球形细胞脑白质营养不良婴儿型，尼曼一匹克氏病婴儿型，Refsum氏病，中枢神经系海绵样变性。急性间歇性卟啉症等。