Metastasis otak dari kanker paru-paru seringkali tidak terlihat jelas pada stadium awal karena gejalanya, tetapi pada stadium lanjut, metastasis otak dapat bermanifestasi sebagai sakit kepala, muntah, kelumpuhan wajah, epilepsi, gangguan penglihatan, kelainan mental, gerakan anggota tubuh atau gangguan sensorik, dll. Diagnosis dapat dibantu dengan tes seperti MRI.