Di satu sisi, terjadinya metastasis otak berarti bahwa sel-sel tumor pada lesi primer telah menyebar dan dapat bermetastasis ke beberapa bagian tubuh pada saat yang sama, dan pasien cenderung mengembangkan komplikasi tumor sistemik, termasuk gejala neurologis. Di sisi lain, tumor tumbuh secara ekspansif di tengkorak, dan proses pertumbuhannya akan menekan jaringan otak dan memblokir jalur sirkulasi cairan serebrospinal, sehingga menyebabkan gejala hipertensi intrakranial, seperti sakit kepala, mual dan muntah.
Jika tumor terus berkembang, jaringan otak akan tergeser oleh tekanan, dan gejala seperti gangguan gerakan anggota tubuh atau gangguan kesadaran akan terjadi. Setelah metastasis otak terjadi, efek pengobatan obat menjadi buruk. Ada penghalang darah-otak dalam jaringan otak, sehingga tidak mudah bagi obat kemoterapi umum untuk masuk ke otak.