La característica esencial del tartamudeo es un trastorno de la fluidez normal y estructuración temporal del habla, que es inapropiada para la edad del sujeto. Este trastorno se caracteriza por frecuentes repeticiones o prolongaciones de sonidos o sílabas.

También se observan otros tipos de alteraciones de la fluidez del habla, entre las que se incluyen interjecciones, fragmentación de palabras (p. ej., pausas dentro de una palabra), bloqueo audible o silencioso (p. ej., pausas en el habla ocupadas o no), circunloquios (esto es, sustituciones de palabras para evitar palabras problemáticas), palabras producidas con un exceso de tensión física y repeticiones de palabras monosilábicas (p. ej., «Yo-yo-yo le veré»). La alteración de la fluidez interfiere el rendimiento académico o laboral, o la comunicación social. Si hay un déficit sensorial o motor del habla, las deficiencias del habla son superiores a las asociadas usualmente a estos problemas. La intensidad del trastorno varía en función de las situaciones y a menudo es más grave cuando se produce una presión especial para comunicar (p. ej., ser preguntado en clase o entrevistado para conseguir un empleo). El tartamudeo suele no producirse durante una lectura oral, cantando o hablando a objetos inanimados o animales.

Al iniciarse el tartamudeo, el sujeto puede no ser consciente del problema, desarrollándose posteriormente la conciencia e incluso la anticipación ansiosa de su dificultad. El sujeto puede intentar evitar el tartamudeo mediante mecanismos lingüísticos (p. ej., alterando la velocidad del habla, evitando ciertas situaciones verbales como telefonear o hablar en público, o evitando ciertas palabras o sonidos). El tartamudeo puede acompañarse de ciertos movimientos (p. ej., parpadeos, tics, temblores de los labios o el rostro, extensiones bruscas de la cabeza, movimientos respiratorios o apretar los puños). Se ha observado que el estrés o la ansiedad exacerban el tartamudeo. Debido a la ansiedad, frustración o baja autoestima asociadas, puede producirse una alteración de la actividad social. En los adultos, el tartamudeo puede limitar la elección o el progreso laborales. En las personas con tartamudeo, el trastorno fonológico y el trastorno del lenguaje expresivo se producen con mayor frecuencia que en la población general.