В основе патологического процесса лежит срыв иммунологической нечувствительности к собственному антигену. Ведущим признаком клинической картины является анемический синдром. Тяжесть состояния определяется остротой и выраженностью анемии. Когда процесс развивается медленно, то первым признаком болезни может быть небольшая желтуха (за счет непрямого билирубина), одновременно выявляется и анемия.

 В других случаях начало болезни бурное, с гемолизом (распадом эритроцитов), быстро нарастающей анемией, желтухой. Нередко повышается температура тела. Иногда увеличиваются селезенка, печень. Выслушивается систолический шум на верхушке и основании сердца, имеющий функциональную природу. В анализе крови определяется нормохромная анемия, причем при остром течении заболевания уровень гемоглобина может падать до катастрофических цифр. Тогда больной может впасть в анемическую кому.

 При остром гемолизе в крови могут определяться единичные эритрокариоциты. Высок и уровень ретикулоцитов. Лейкограмма существенно не меняется, но гемолитический криз может сопровождаться непродолжительным нейтрофильным лейкоцитозом. Число тромбоцитов обычно нормальное. Однако встречается аутоиммунный цитолиз (распад клеток), касающийся двух ростков: тромбоцитарного и эритроцитарного (синдром Ивенса-Фишера). В этом случае имеются признаки гемолитической анемии и тромбоцитопенической пурпуры. При аутоиммунной гемолитической анемии в костном мозге происходит раздражение красного ростка, т. е. при сочетании гемолиза с тромбоцитопенией в костном мозге отмечается высокий мегакариоцитоз. При биохимическом исследовании, помимо гипербилирубинемии, отмечается увеличение α-глобулинов.
Прогноз заболевания дать невозможно. 

Оно может быть единственным эпизодом распада эритроцитов, а может перейти в хронический гемолитический процесс. Помимо этой, наиболее часто встречаемой форме аутоиммунной гемолитической анемии, при которой гемолиз происходит внутриклеточно, есть форма болезни с внутрисосудистым гемолизом. 

Отличие между этими формами заключается в том, что при внутрисосудистом гемолизе идет выделение темной мочи за счет гемоглобинурии и гемосидеринурии. При тяжелом гемолизе возможны тромбозы в системе мезентериальных сосудов с появлением сильных приступообразных болей в области живота. В редких случаях может отмечаться внутрисосудистый гемолиз на охлаждение (холодовая гемоглобинурия). 

С воздействием холода связана и другая форма аутоиммунного гемолиза, при которой имеет место внутриклеточный гемолиз, провоцируемый охлаждением организма. При этом отмечается аутоагглютинация (склеивание) эритроцитов сразу же после взятия крови из пальца при охлаждении ее до комнатной температуры.
Диагноз аутоиммунной гемолитической анемии ставится на основании общих признаков гемолиза: повышения уровня билирубина в крови или появления билирубина в моче, повышения процента ретикулоцитов в крови и обнаружения аутоантител на поверхности эритроцитов с помощью пробы Кумбса (специальной лабораторной пробы), которая бывает положительной почти в 60 % случаев аутоиммунного гемолиза.