猫白血病ウイルスに感染すると、発熱、くしゃみ、鼻水、口内炎、リンパ節の腫れ、貧血、下痢、倦怠感、食欲不振などの初期症状が、1週間から数ヶ月間続いて見られるようになります。
その後は、症状が徐々に改善していきますが、中には体内のウイルスがそのまま消滅して治まる場合もあります。
初期症状が治まった後も、体内の猫白血病ウイルスを完全に分解しきれていない場合には、ウイルスが潜伏し続けるために、無症候キャリア（ウイルス保持猫）となります。
無症候キャリアとして体内にウイルスが存在していても、特に何らかの病気を発症する事もなく、健康な猫と変わらずに寿命を全うする事もあります。
しかし、無症候キャリア猫の多くは、少しずつ免疫力が低下していき、造血機能が機能しなくなるために、1～2年後には白血病、悪性リンパ腫、多発性骨髄腫などの病気にかかる事が多い傾向にあります。
ストレス、栄養不足、体力の消耗などが引き金となり、これらの病気を誘発する場合もあります。
そして、病状の進行によって免疫力が低下してくると、他の様々なウイルス、細菌、カビ、原虫などにも感染しやすくなるため、肺、肝臓、腎臓、膵臓などの多くの臓器に炎症や損傷が起こりやすくなり、急性不全を起こす事もあります。
また、慢性的に再発性の皮膚炎を繰り返すようになったり、胸の中のリンパ腫によって胸水が溜まり、呼吸がしにくくなり呼吸困難を引き起こす場合もあります。
このように、猫白血病ウイルス感染症は、ウイルスに感染する事によってすぐに病変が起こる訳ではありませんが、体内に留まったウイルスによって後々に重大な病気を引き起こす事になります。