Pessoas nascidas com a síndrome de Williams apresentam uma série de sintomas que diferenciam essa condição genética de condições semelhantes que também resultam em desenvolvimento físico e mental anormal. Sociabilidade pronunciada, habilidades incomuns de linguagem, características faciais de duende e uma tendência a ter problemas cardiovasculares são os principais sintomas da síndrome de Williams. Bebês com síndrome de Williams podem ter níveis anormalmente elevados de cálcio no sangue, o que resulta em sintomas de irritação que lembram cólicas. Outros sintomas da síndrome de Williams incluem problemas com enfermagem e alimentação, desenvolvimento dentário anormal, audição hiperaguda e problemas estruturais com ossos e músculos. Eles também enfrentam frequentemente desafios de aprendizagem que incluem retardo mental e transtorno de déficit de atenção (DDA), fazendo com que fiquem para trás em relação aos colegas em muitas fases de desenvolvimento.
Há uma variedade de características físicas que distinguem uma pessoa com síndrome de Williams de outras. Os sintomas faciais da síndrome de Williams incluem uma ponte nasal anormalmente plana; nariz pequeno e arrebitado; e pregas epicânticas nas pálpebras, bem como uma boca aberta com lábios grandes e sulcos no tecido da pele entre o lábio superior e o nariz. Externamente, crianças com sintomas da síndrome de Williams tendem a ser mais baixas do que seus irmãos e têm dedos pequenos dobrados e peito afundado, enquanto internamente tendem a apresentar problemas digestivos, especialmente na infância, que incluem refluxo, vômitos e cólicas. Eles também costumam ter hipermetropia; foram malformados, perdidos. ou dentes faltando; uma série de problemas de coração e vasos sanguíneos; e são propensas a hérnias inguinais e umbilicais. As crianças com síndrome de Williams podem ter uma audição que em certas frequências pode ser hipersensível, causando dor e um reflexo de susto.
Traços de personalidade são os sintomas mais óbvios da síndrome de Williams. Indivíduos com a doença exibem um alto grau de sociabilidade e freqüentemente exibem habilidades linguísticas excepcionais à medida que amadurecem, apesar de apresentarem atrasos na aquisição da linguagem mais cedo na vida. Normalmente extremamente amigáveis, as crianças com síndrome de Williams gravitam e se relacionam mais com adultos em situações sociais do que com seus pares. Eles também têm problemas para fazer conexões visuais-espaciais e lidar com tarefas que envolvem habilidades motoras finas.
Os maiores desafios intelectuais enfrentados por aqueles com síndrome de Williams têm a ver com dificuldades de aprendizagem, atrasos no desenvolvimento e DDA. O desenvolvimento verbal e físico costuma ser atrasado e as realizações comportamentais, como o treinamento para usar o banheiro, geralmente ocorrem mais tarde do que com seus pares. Eles se distraem facilmente quando crianças, mas o foco às vezes melhora à medida que as crianças com a síndrome de Williams crescem. Como adultos e adolescentes, eles podem exibir uma variedade de ativos e déficits intelectuais incomuns. Pessoas com síndrome de William freqüentemente têm excelentes memórias de longo prazo e habilidades sociais bastante refinadas.