线粒体肌病表现多样，可由运动诱发，或者持续存在，运动不耐受很常见，表现为对日常活动也容易疲乏，如爬一层楼梯，休息后可继续活动，但可再次出现疲劳现象。过度易疲劳现象，与肌无力不成比例，肌肉萎缩不明显。用力后患者主诉下肢沉重感，肌肉不适感，但不出现类似糖元累积病的肌肉痉挛，僵硬或者二阵风现象。容易误诊为慢性疲劳综合症或者纤维肌痛。线粒体肌病多数是复合物3的cytochrome b基因突变或者复合物1的ND基因突变，肌活检可见RRF，COX阳性。mtDNA重排或者tRNA点突变的患者多数表现为线粒体肌病，而编码复合物亚单位蛋白的基因突变仅一部分表现为线粒体肌病。核基因突变的部分患者可表现线粒体肌病和RRF，如常染色体显性遗传的CPEO或mtDNA耗竭综合症等。编码复合物1，2亚单位的核基因突变，临床上多表现leigh， 一般不会表现线粒体肌病和RRF。而导致复合物4缺陷的SURF1 基因突变的患者肌纤维表现广泛COX缺乏，而不见RRF。mtDNA的部分患者可伴发运动诱发的头痛，呕吐，运动诱发的耳聋，甚至脑病。运动不耐受的症状在某些更加依赖线粒体能量代谢功能的情况下，如饥饿，感染。血ck可正常，或者轻度升高，不超过5倍。严重时可累及呼吸肌，多数程度较轻。血乳酸敏感性低，特异性较高，但有假阳性。尿有机酸分析可见乙基丙二酸，3-甲基戊烯二酸和延胡索酸升高。