Människor födda med Williams syndrom uppvisar en rad symtom som skiljer detta genetiska tillstånd från liknande tillstånd som också resulterar i onormal fysisk och mental utveckling. Uttalad sällskaplighet, ovanliga språkkunskaper, alfina ansiktsdrag och en tendens att ha kardiovaskulära problem är de främsta symptomen på Williams syndrom. Spädbarn med Williams syndrom kan ha onormalt höga kalciumnivåer i blodet som resulterar i irriterade symtom som liknar kolik. Andra symtom på Williams syndrom inkluderar problem med omvårdnad och matning, onormal tandutveckling, hyperakut hörsel och strukturella problem med ben och muskler. De möter också ofta utmaningar med inlärning som inkluderar mental retardation och uppmärksamhetsstörning (ADD) som gör att de släpar efter sina kamrater i många utvecklingsfaser.
Det finns en mängd olika fysiska egenskaper som skiljer en person med Williams syndrom från andra. Ansiktssymtomen på Williams syndrom inkluderar en ovanligt platt näsbrygga; en liten, uppåtvänd näsa; och epikantala veck på ögonlocken, samt en öppen mun med stora läppar och åsar i hudvävnaden mellan överläppen och näsan. Externt tenderar barn med symtom på Williams syndrom att vara kortare än sina syskon och har böjda små fingrar och insjunkna bröst, medan de internt tenderar att uppvisa matsmältningsproblem, särskilt i spädbarnsåldern, som inkluderar reflux, kräkningar och kolik. De är också ofta framsynta; har missbildat sig, felplacerat. eller saknade tänder; en rad hjärt- och blodkärlsproblem; och är benägna att få ljumsk- och navelbråck. Williams syndrom barn kan ha hörsel som vid vissa frekvenser kan vara överkänsliga, orsaka smärta och en skrämselreflex.
Personlighetsdrag är de mest uppenbara symptomen på Williams syndrom. Individer med tillståndet uppvisar en hög grad av sällskaplighet och uppvisar ofta exceptionella språkkunskaper när de mognar, trots att de upplever förseningar i att tillägna sig språk tidigare i livet. Typiskt extremt vänliga, Williams syndrom barn dras ofta till och relaterar mer till vuxna i sociala situationer snarare än sina kamrater. De har också problem med att skapa visuell-spatiala kopplingar och hantera uppgifter som involverar finmotorik.
De största intellektuella utmaningarna för dem med Williams syndrom har att göra med inlärningssvårigheter, förseningar i utvecklingen och ADD. Verbal och fysisk utveckling är ofta försenad och beteendemässiga prestationer som toalettträning sker vanligtvis senare än med sina kamrater. De distraheras lätt som små, men ibland förbättras fokus när barn med Williams syndrom blir äldre. Som vuxna och tonåringar kan de uppvisa en mängd ovanliga intellektuella tillgångar och underskott. Människor med Williams syndrom har ofta utmärkta långtidsminnen och ganska raffinerade sociala färdigheter.