La característica esencial de un delirium consiste en una alteración de la conciencia que se acompaña de un cambio de las funciones cognoscitivas que no puede ser explicado por la preexistencia o desarrollo de una demencia. La alteración se desarrolla a lo largo de un breve período de tiempo, habitualmente horas o días, y tiende a fluctuar a lo largo del día. A través de la historia, del examen físico o de las pruebas de laboratorio se demuestra que el delirium se debe a los efectos fisiológicos directos de una enfermedad médica, de la intoxicación por o la abstinencia de sustancias, del consumo de medicamentos o de la exposición a tóxicos, o bien a una combinación de estos factores.
La alteración de la conciencia se manifiesta por una disminución de la capacidad de atención al entorno. La capacidad para centrar, mantener o dirigir la atención está deteriorada.
Las preguntas deben repetirse debido a que la atención del sujeto es vaga, éste puede perseverar en una respuesta a una pregunta previa en lugar de focalizar su atención de forma adecuada, y los estímulos irrelevantes le distraen con facilidad. Debido a estos problemas, puede ser difícil (o imposible) mantener una conversación.
Hay otros cambios de las funciones cognoscitivas (deterioro de la memoria, desorientación o alteraciones del lenguaje) o existen alteraciones de la percepción. El deterioro de la memoria se manifiesta con más frecuencia en la memoria reciente y puede comprobarse preguntando al sujeto por algunos objetos no relacionados o haciéndose repetir una frase corta tras unos minutos de distracción. Frecuentemente, la desorientación está referida al tiempo (p. ej., pensando que es por la mañana cuando en realidad es medianoche) o al espacio (p. ej., pensando que está en casa cuando en realidad está en el hospital). En el delirium leve el primer síntoma que suele aparecer es la desorientación temporal.
 

Menos frecuente es la desorientación autopsíquica. La alteración del lenguaje se hace evidente con la disnomia (p. ej., deterioro de la capacidad para nombrar objetos) o la disgrafia (p. ej., deterioro de la capacidad para escribir). En algunos casos el lenguaje es vago e irrelevante y en otros, caudaloso e incoherente, con saltos imprevisibles de unos temas a otros. Para el clínico puede ser difícil valorar los cambios de la función cognoscitiva, puesto que el sujeto suele estar poco atento e incoherente. En estas circunstancias, ayudan tanto  la revisión cuidadosa de la historia, como la obtención de información de otras personas, con preferencia los familiares. Las alteraciones perceptivas pueden incluir interpretaciones erróneas, ilusiones o alucinaciones.
Por ejemplo, el ruido de una puerta puede ser tomado por un disparo de pistola (interpretación errónea), las arrugas de la ropa de la cama pueden parecer objetos animados (ilusión) o el sujeto puede ver a un grupo de personas volando sobre su cama cuando, en realidad, allí no hay nadie (alucinación). Las alucinaciones y falsas percepciones sensoriales son sobre todo de tipo visual, pero también pueden pertenecer a otras modalidades sensoriales. Las percepciones erróneas pueden ser simples y uniformes o altamente complejas. A menudo hay una convicción delirante de la realidad de las alucinaciones y una respuesta emocional y comportamental congruente con sus contenidos.
La alteración se desarrolla en un breve espacio de tiempo y tiende a fluctuar a lo largo del día. Por ejemplo, durante la mañana el sujeto puede estar coherente y cooperador, pero a medianoche puede insistir en quitarse las vías de administración intravenosa y en ir a casa de sus padres, muertos hace años.
Se ha descrito que de los sujetos mayores de 65 años hospitalizados a causa de una enfermedad médica, aproximadamente el 10 % pueden presentar delirium en el momento de su admisión, mientras que otro 10-15 % puede presentarlo durante su estancia hospitalaria.