Проявления острой лучевой болезни напрямую зависят от дозы облучения. При среднем облучении наблюдается бессимптомное течение заболевания, при более сильных дозах наступает тяжелое поражение организма. Сразу после облучения появляется так называемая первичная реакция. Симптомы ее в основном проявляются тошнотой, рвотой, головной болью, слабостью. Происходит это примерно через 30-90 минут после облучения.
При маленьких дозах эти явления могут отсутствовать, при более высоких дозах они возникают и степень их выраженности тем больше, чем выше доза. Тошнота, которой может ограничиваться первичная реакция при легкой степени болезни, с повышением дозы облучения сменяется рвотой, рвота приобретает многократный характер. Эта зависимость несколько нарушается при попадании радионуклидов в организм из радиоактивного облака. В этом случае рвота может оказаться многократной, безостановочной даже при незначительной дозе. Иногда пострадавшие отмечают металлический вкус во рту.
При более высоких дозах внешнего облучения возникают заметное покраснение кожи и слизистых оболочек, отечность слизистой оболочки щек, языка с легкими отпечатками зубов на ней. При облучении из радиоактивного облака, когда на кожу и слизистые оболочки одновременно воздействует разные компоненты радиационного поражения, при вдыхании радиоактивных газов и аэрозолей возможно поражение слизистой оболочки носа и гортани, конъюнктивит, лучевая эритема.
В течение нескольких часов, постепенно, все проявления первичной реакции стихают, прекращается рвота, стихает головная боль, исчезает покраснение кожи и слизистых оболочек. Самочувствие больных улучшается, хотя выраженная слабость и очень быстрая утомляемость остаются. Если внешнее облучение сочеталось с попаданием радионуклидов внутрь организма, они действовали непосредственно на слизистую оболочку дыхательных путей и кишечника, то в первые дни после облучения может быть жидкий стул несколько раз в день. Все эти явления в ближайшие дни проходят, но через некоторое время возникают вновь уже в качестве основных и весьма опасных признаков острой лучевой болезни. Кроме количественных взаимосвязей между дозой и эффектом, между мощностью дозы и эффектом существует и другой характерный для лучевых поражений феномен — чем выше доза, тем раньше проявится специфический биологический эффект. Особенность заключается в том, что специфическая для первичной реакции рвота при большой дозе возникает раньше, чем основные признаки болезни: радиационный стоматит, энтерит, уменьшение числа лейкоцитов, тромбоцитов со всеми их закономерностями, поражение кожи и прочие признаки — появляются тем раньше, чем выше доза. Описанный феномен получил название зависимости «доза — время эффекта».
У многих пострадавших без строгой зависимости от дозы в первые дни болезни можно отметить постепенное увеличение селезенки. Легкая желтушность глазных склер и повышение уровня непрямого билирубина в крови, могут свидетельствовать о поражении печени и распаде красных клеток костного мозга.