Biểu hiện ngộ độc niken tetracacbonyl được đặc trưng bởi hai giai đoạn của bệnh. Giai đoạn thứ nhất bao gồm đau đầu và tức ngực kéo dài vài giờ, thông thường được nối tiếp bằng sự thuyên giảm ngắn. Giai đoạn hai là viêm phổi do hóa chất, thông thường nó bắt đầu sau khoảng 16 giờ với các triệu chứng như ho, khó thở và cực kỳ mệt mỏi. Các triệu chứng này đạt đến độ nguy hiểm cao nhất sau khoảng 4 ngày, có thể gây tử vong do tổn thương tim mạch-hệ hô hấp hay suy thận cấp tính. Sự hồi phục thường là rất kéo dài, hay bị phức tạp hóa do sự kiệt sức, suy nhược và khó thở khi cố sức. Tổn thương vĩnh cửu hệ hô hấp là bất thường. Hiện vẫn còn tranh cãi về khả năng gây ung thư của niken tetracacbonyl dạng khí. Tiêu chuẩn IDLH (NIOSH) là vào khoảng 2 ppm (14 mg/m³).