Las personas que nacen con el síndrome de Williams exhiben una variedad de síntomas que distinguen esta condición genética de condiciones similares que también resultan en un desarrollo físico y mental anormal. La sociabilidad pronunciada, las habilidades de lenguaje inusuales, los rasgos faciales de elfos y la tendencia a tener problemas cardiovasculares son los síntomas principales del síndrome de Williams. Los bebés con síndrome de Williams pueden tener niveles de calcio en sangre anormalmente altos que provocan síntomas de irritación que se asemejan a los cólicos. Otros síntomas del síndrome de Williams incluyen problemas con la lactancia y la alimentación, desarrollo dental anormal, audición hiper-aguda y problemas estructurales con huesos y músculos. También se enfrentan con frecuencia a desafíos de aprendizaje que incluyen retraso mental y trastorno por déficit de atención (TDA), lo que los hace quedar rezagados con respecto a sus compañeros en muchas fases de desarrollo.
Existe una variedad de características físicas que distinguen a una persona con síndrome de Williams de las demás. Los síntomas faciales del síndrome de Williams incluyen un puente nasal inusualmente plano; una nariz pequeña y respingona; y pliegues epicánticos en los párpados, así como una boca abierta con labios grandes y surcos en el tejido de la piel entre el labio superior y la nariz. Externamente, los niños con síntomas del síndrome de Williams tienden a ser más bajos que sus hermanos y tienen los dedos meñiques doblados y el pecho hundido, mientras que internamente tienden a presentar problemas digestivos, especialmente en la infancia, que incluyen reflujo, vómitos y cólicos. También suelen ser hipermétropes; tienen malformaciones, están fuera de lugar. o dientes perdidos; una variedad de problemas del corazón y los vasos sanguíneos; y son propensos a las hernias inguinales y umbilicales. Los niños con síndrome de Williams pueden tener una audición que en ciertas frecuencias puede ser hipersensible, causando dolor y un reflejo de sobresalto.
Los rasgos de personalidad son los síntomas más obvios del síndrome de Williams. Las personas con la afección exhiben un alto grado de sociabilidad y, a menudo, exhiben habilidades lingüísticas excepcionales a medida que maduran, a pesar de experimentar retrasos en la adquisición del lenguaje en una etapa más temprana de la vida. Por lo general, los niños con síndrome de Williams son extremadamente amigables y a menudo gravitan y se relacionan más con los adultos en situaciones sociales que con sus compañeros. También experimentan problemas para establecer conexiones viso-espaciales y afrontar tareas que involucran habilidades motoras finas.
Los mayores desafíos intelectuales que enfrentan las personas con síndrome de Williams tienen que ver con discapacidades de aprendizaje, retrasos en el desarrollo y TDA. El desarrollo verbal y físico a menudo se retrasa y los logros de comportamiento, como el entrenamiento para ir al baño, generalmente ocurren más tarde que con sus compañeros. Se distraen fácilmente cuando son niños pequeños, pero la concentración a veces mejora a medida que los niños con síndrome de Williams crecen. Como adultos y adolescentes, pueden exhibir una variedad de activos y déficits intelectuales inusuales. Las personas con síndrome de William suelen tener una excelente memoria a largo plazo y habilidades sociales bastante refinadas.