Інкубаційний період коклюшу триває від 3 до 15 днів, у середньому – 5-8 днів. Перебіг хвороби можна розбити на три періоди: катаральний, спазматичний і реконвалесценції.

Катаральний період характеризується помірним підвищенням температури: іноді температура буває субфебрильною чи навіть залишається нормальною, рідко спостерігається значне підвищення температури тіла (до 39 °С і вище). З перших днів хвороби з’являється сухий кашель без специфічних особливостей. Поступово цей симптом посилюється, стаючи основним у картині хвороби. Вже наприкінці катарального періоду кашель набуває характеру більш-менш тривалих нападів і має дві особливості: виникає переважно в нічний час і закінчується блюванням. Нерідко в катаральному періоді буває нежить. Самопочуття хворого або не змінюється, або несуттєво погіршується, зберігається апетит. Катаральний період триває 3-14 днів. Іноді, особливо у грудних дітей, він скорочується до 5-7 днів, подекуди, навпаки, може затягуватися.

Перехід до другого, спазматичного, періоду відбувається поступово. З’являються типові напади спазматичного чи конвульсивного кашлю, що виникає раптово або після коротких провісників (аури): дере в горлі, тисне в грудях, виникає занепокоєння. Напад складається з серії коротких кашльових поштовхів, що йдуть безпосередньо один за одним без передиху на видиху. Потім хворий робить глибокий судомний вдих, що внаслідок спастичного звуження голосової щілини супроводжується свистячим звуком (реприз). Після цього напад продовжується у вигляді таких же кашльових поштовхів із подальшим свистячим вдихом. Протягом нападу кашлю може бути кілька репризів. Чим тяжча форма коклюшу, тим довші напади кашлю і тим більшою кількістю репризів вони супроводжуються. Напад кашлю закінчується відкашлюванням в’язкого прозорого мокротиння, іноді блюванням. При тяжких нападах кашлю мокротиння може мати домішки крові. Блювання після приступу – не абсолютно постійна ознака. Чим тяжча форма коклюшу, тим частіше воно спостерігається. При легкій формі коклюшу блювання трапляється рідко або взагалі відсутнє.

Під час нападу кашлю хворий має дуже характерний вигляд: обличчя червоніє або навіть синіє, шийні вени набухають, очі наливаються кров’ю, з’являється сльозотеча, язик висувається назовні, кінчик його загинається догори. Під час тяжкого нападу можуть мимовільно відходити кал та сеча. Значне напруження може призводити до крововиливів у кон’юнктиву, носових кровотеч, розвитку порушення мозкового кровообігу. При тяжких нападах кашлю можлива зупинка дихання. 
Напади кашлю спричинюють різні зовнішні подразники (огляд зіва, вдягання і роздягання, годування, сильний шум, плач дітей та ін.). Багатьма клініцистами відзначено, що напади кашлю з’являються переважно в нічний час. Удень, особливо під час прогулянки на свіжому повітрі, дитина кашляє значно рідше або зовсім не кашляє. Судомний кашель досягає свого максимуму наприкінці другого тижня, потім поступово зникає.
Унаслідок частих нападів кашлю, що супроводжуються порушенням кровообігу, обличчя хворого стає одутлим, віки припухають, на шкірі та кон’юнктиві очей нерідко з’являються геморагії. Набряклість може спостерігатися не лише на обличчі, а й по всьому тілу (в тяжких випадках), насамперед на нижніх кінцівках. 
Під час огляду ротової порожнини на вуздечці язика іноді виявляється ранка, що згодом покривається білим нальотом у вигляді наросту. Ця ранка є наслідком механічного тертя вуздечки об гострі краї нижніх різців. При затиханні коклюшного кашлю ранка поступово зменшується і зникає. 
Навіть у разі частих нападів кашлю при неускладненому коклюші загальний стан більшості хворих не погіршується. Діти, хворі на коклюш, у проміжках між нападами кашлю ведуть звичайний спосіб життя, граються, мають хороший апетит. Температура тіла, дещо підвищена в катаральному періоді, до моменту розвитку нападів кашлю у більшості хворих знижується до нормальної і лише іноді буває субфебрильною. Виразна лихоманка в спазматичному періоді, як правило, свідчить про наявність якогось ускладнення. Лише у деяких хворих при неускладненому коклюші підвищена температура тримається тривалий час. 
Під час дослідження легень нерідко виявляють ознаки емфіземи, тимпанічний чи коробковий відтінок звуку при перкусії. При аускультації визначають сухі чи вологі хрипи. Рентгенографічно виявляється підвищення прозорості легеневих полів, низьке стояння й сплющення діафрагми, збільшення тіні обох гілюсів, посилення сітчастого легеневого малюнка, поява лінійних тяжів. При подальшому перебігу хвороби, переважно на 5-7-му тижні, утворюються інтенсивні тяжі, що виходять із гілюса й поширюються здебільшого вниз, до діафрагми. Іноді ці тяжі утворюють трикутну фігуру з вершиною біля хребта, приблизно на рівні гілюса, й основою на діафрагмі. Ці рентгенологічні зміни поступово зникають на стадії розв’язки. 
З боку серцево-судинної системи відзначають прискорення пульсу під час нападу кашлю, підвищення артеріального і венозного тиску. Виявляється зниження резистентності капілярів, що спричинює крововиливи у шкіру та слизові оболонки. При тяжкій формі коклюшу серце прикрите емфізематозними легенями або помітно розширене за рахунок правого шлуночка. На а. pulmonalis іноді вислуховується акцент другого тону. 
З боку нервової системи спостерігаються дратівливість хворого, у тяжких випадках – млявість, адинамія, порушення сну, судомні сіпання мімічної мускулатури, зрідка затьмарення свідомості. 
Під час дослідження крові у більшості хворих виявляють значний лейкоцитоз і лімфоцитоз. Кількість лейкоцитів може сягати 20-70 тис. і більше. Ступінь лейкоцитозу залежить від ступеня тяжкості захворювання. ШOЕ знижена чи в нормі. Ці гематологічні зрушення спостерігаються вже в катаральній стадії і зникають разом із ліквідацією коклюшного інфекційного процесу. У хворих, які раніше піддавалися вакцинації проти коклюшу, зміни з боку клітинного складу крові спостерігаються рідше, виразність їх менша. 
Спазматичний період триває від 2 до 8 тижнів. Поступово частота нападів зменшується, сила їх слабшає, захворювання переходить у третій період. 
У період реконвалесценції кашель втрачає конвульсивний характер і стає рідшим. Мокротиння набуває слизово-гнійного характеру. Поступово зникають усі симптоми хвороби. Цей період триває 2-4 тижні. Отже, загальна тривалість хвороби коливається від 5 до 12 тижнів. Іноді процес затягується на триваліший термін. 
У стадії реконвалесценції чи навіть після повної ліквідації усіх симптомів коклюшу іноді спостерігається повернення типових нападів кашлю – це несправжні рецидиви. Вони виникають уже після звільнення організму від коклюшної палички і не супроводжуються типовою для коклюшу реакцією з боку крові. Ці «рецидиви» виникають у хворих під час одужання у разі приєднання якої-небудь інфекційної хвороби (грипу, тонзиліту, кору та ін.). 
Розрізняють три основні форми коклюшу: легку, середньотяжку і тяжку. При легкій формі частота нападів сягає до 15 на добу, число репризів – до 5; напади типові, але короткі; блювання спостерігається відносно рідко, загальне самопочуття хворого не погіршується. При середньотяжкій формі кількість нападів кашлю сягає до 25 на добу (кожен із них тривалий), число репризів – 5-10; часто наприкінці нападів з’являється блювання. Загальне самопочуття погіршується, але помірно. При тяжкій формі коклюшу спостерігається близько 30-50 і більше нападів кашлю на добу; напади тяжкі й іноді тривають до 15 хв, мають понад 10 репризів та майже завжди закінчуються блюванням; відзначаються порушення сну, відсутність апетиту, млявість, схуднення, нерідко тривала лихоманка. Критерії тяжкості коклюшу за кількістю нападів, запропоновані ще Н.Ф. Філатовим, є досить умовними. Так, у грудних дітей навіть у разі помірної частоти нетривалих нападів кашлю коклюш може перебігати дуже тяжко. 
Останнім часом усе частіше спостерігається стерта форма коклюшу, що характеризується відсутністю типових нападів кашлю з репризами та скороченим перебігом. У цих випадках нерідко діагностується трахеїт чи трахеобронхіт. Такі форми частіше спостерігаються у прищеплених дітей. Трапляється також безсимптомна форма коклюшу, при якій клінічні прояви відсутні, хоча в організмі відбуваються циклічні імунологічні, іноді й гематологічні зрушення, рентгенологічні зміни, кровонаповнення легень, зміни системи капілярів.
Дослідження мозкової гемодинаміки при коклюші свідчать про зростання периферичного опору судин мозку, зниження систолічної та діастолічної швидкості, зростання тиску в судинах, утруднення венозного відтоку, уповільнення кровоплину в головному мозку, що посилює його гіпоксію. 
Зміни мозкової гемодинаміки при середньотяжкій формі коклюшу утримуються протягом 3-4 міс, а при тяжких формах – до 1 року. 
У дітей, щеплених проти коклюшу, захворювання, як правило, перебігає у легкій і стертій формах порівняно з нещепленими, у них менш виражені гематологічні відхилення, ускладнення виникають рідше, перебіг і прогноз хвороби сприятливіші.