Det første symptomet er kvalme, innen få timer. Da oppstår diaré på grunn av at tarmslimhinnen er skadet. Den virkelig farlige delen av strålingssyken tar flere uker å utvikle, på grunn av at cellene i beinmargen, som er opprinnelsen til røde og hvite blodlegemer, har blitt slått ut. Ubehandlet kan strålingssyke føre til døden.