根据接触史及典型的痉咳期表现，如无典型痉咳者可结合典型血象改变，均可作出临床诊断，病原学诊断有赖于细菌培养和特异的血清学检查，对各年龄组不明原因的持续性咳嗽，特别有痉咳症状者，均需考虑本病的可能，作进一步的检测。
潜伏期3～21天，平均7～10天，典型临床经过分3期。
1、卡他期或称痉咳前期
起病时有咳嗽，打喷嚏，流涕，流泪，有低热或中度发热，类似感冒症状，3～4天后症状消失，热退，但咳嗽逐渐加重，尤以夜间为重，此期传染性最强，可持续7～10天，若及时治疗，能有效地控制本病的发展。
2、痉咳期
卡他期未能控制，患者出现阵发性痉挛性咳嗽，其特点是频繁不间断的短咳10余声，如呼气状态，最后深长呼气，此时由于咳嗽而造成胸腔内负压，加之吸气时，声带仍处于紧张状态，空气气流快速地通过狭窄的声门而发出一种鸡鸣样高音调的吸气声，接着又是一连串阵咳，如此反复发作，一次比一次加剧，直至咳出大量黏稠痰液和呕吐胃内容物而止，痉咳发作前有诱因，发作时常有喉痒，胸闷等不适预兆，患儿预感痉咳来临时，表现恐惧，痉咳发作时表情是痛苦的，痉咳时由于胸腔内压力增加，上腔静脉回流受阻，颈静脉怒张，眼睑及颜面充血水肿，口唇发绀，眼结膜充血，如毛细血管破裂可引起球结膜下出血及鼻出血，有的患者舌向齿外伸，与门齿摩擦，常见有舌系带溃疡，有的患者因阵咳，腹压增高使大小便失禁及出现疝症，此期如无并发症发生，一般持续2～6周，也有长达2个月或以上，婴幼儿和新生儿百日咳症状比较特殊，无典型痉咳，由于声门较小可因声带痉挛和黏稠分泌物的堵塞而发生呼吸暂停，因缺氧而出现发绀，甚至于抽搐，亦可因窒息而死亡，成人或年长儿童，百日咳症状轻，而且不典型，主要表现为干咳，无阵发性痉咳，白细胞和淋巴细胞增加不明显，大多被误诊为支气管炎或上呼吸道感染。
3、恢复期
阵发性痉咳次数逐渐减少至消失，持续2～3周好转痊愈，若有并发肺炎，肺不张等常迁延不愈，可长达数周之久。
支气管肺炎是常见的并发症，多发生在痉咳期，还可并发百日咳脑病，患者意识障碍，惊厥，但脑脊液无变化。