Hạ Ca máu thường không có triệu chứng lâm sàng. Các biểu hiện lâm sàng của hạ Ca máu là do rối loạn điện thế màng tế bào. Cũng tương tự như đối với trường hợp tăng calci máu, triệu chứng của hạ Ca máu phụ thuộc vào mức độ cũng như tốc độ của hạ Ca. Các triệu chứng chủ yếu là hậu quả của tăng kích thích thần kinh cơ. Bệnh nhân hạ Ca máu thường van co cứng cơ vùng lưng và chuột rút ở chân. Nếu hạ Ca máu hình thành trong một thời gian ngắn thì các triệu chứng lâm sàng thường xuất hiện rõ hơn. Nếu tốc độ hạ Ca máu chậm và âm ỉ thì có thể gây nên bệnh lý não lan tỏa mức độ nhẹ. Hạ Ca máu nặng với nồng độ Ca huyết tương < 7 mg/dL (< 1.75 mmol/L) có thể gây nên cơn tetany, co thắt thanh quản hoặc co giật toàn thân.

Cơn Tetany là dấu hiệu đặc trưng của hạ Ca máu nặng nề. Nó cũng có thể xuất hiện khi nồng độ Ca ion hóa thấp mặc dù Ca máu toàn phần bình thường như trong trường hợp nhiễm kiềm nặng. Cơn tetany được đặc trưng bằng các trệu chứng cảm giác bao gồm dị cảm ở môi, lưỡi, ngón tay ngón chân, dấu bàn đạp (carpopedal spasm: bàn chân duỗi ra như thể đang đạp xe đạp) có thể kéo dài và gây đau đớn. Trong cơn tetany còn có thể xuất hiện đau cơ toàn thân và co giật các cơ vùng mặt. Cơn tetany có thể là những biểu hiện tự phát hoặc tiềm tàng và cần có các kích thích mới biểu hiện rõ. Cơn tetany tiềm tàng xảy ra khi nồng độ Ca máu giảm nhưng ít trầm trọng hơn: từ 7 đến 8 mg/dL (tương ứng từ 1.75 đến 2.20 mmol/L).

Dấu Chvostek (Chvostek's sign) đôi khi có thể gặp ở người có nồng độ calci máu bình thường (khoảng 10%). Dấu hiệu này được miêu tả khi gõ lên dây thần kinh mặt ngay ở trên xương gò má thì thấy miệng của bệnh nhân co giật tự phát nhẹ, không kiểm soát được. Dấu Chvostek thường không có trong hạ Ca máu mạn tính.

Dấu Trousseau (Trousseau's sign) xuất hiện khi chúng ta đo huyết áp ở cánh tay bệnh nhân và duy trì áp lực cao hơn huyết áp tâm thu 20 mmHg trong vòng 3 phút. Dấu hiệu dương tính khi cổ tay gập lại, khớp bàn – ngón gập lại, ngón tay cái gập lại trong khi các ngón khác ở tư thế duỗi. Dấu Trousseau cũng xuất hiện trong nhiễm kiềm, hạ Mg máu, hạ kali máu, tăng kali máu và ở khoảng 6% những người không hề có biểu hiện rối loạn điện giải nào.

Rối loạn nhịp có thể xuất hiện trong một số trường hợp hạ Ca máu nặng. Điện tim điển hình của hạ Ca máu có QT và ST kéo dài. Thay đổi của quá trình tái cực như sóng T cao nhọn hoặc ngược lại sóng T âm cũng có thể gặp. Trường hợp nặng có thể đưa đến rung thất hoặc bloc nhĩ-thất.

Không có một dấu hiệu riêng rẽ nào đặc trưng cho tình trạng hạ Ca máu nhưng khi các dấu hiệu này cùng xuất hiện trên một bệnh nhân thì có ý nghĩa gợi ý chẩn đoán khá tốt. Các dấu hiệu rối loạn chức năng kể trên xảy ra khi hạ Ca máu và cải thiện rõ khi nồng độ Ca máu trở về bình thường.

Hạ Ca máu mạn tính gây nên nhiều bất thường khác nhau như da khô và bong vảy, móng tay dễ gãy và tóc khô. Nhiễm nấm candida da cũng có thể gặp trong hạ Ca máu mạn tính nhưng triệu chứng này thường là biểu hiện của thiểu năng cận giáp vô căn (xem phần nguyên nhân). Đục thủy tinh thể có thể gặp trong hạ Ca máu dài ngày và dấu hiệu này không hồi phục khi Ca huyết tương trở về bình thường.