L'atteinte oculaire associe une cataracte congénitale (100% des cas) bilatérale, en général sévère, dense et le plus souvent totale et une microcornée (96% des cas), voire une microphtalmie. L'atteinte oculaire entraîne dans 93% des cas une malvoyance sévère dont témoigne l'existence d'un nystagmus (93%), parfois associé à un strabisme (43%). Les anomalies dentaires, touchant les dents définitives et lactéales, sont presque constantes et ont une très grande valeur diagnostique, bien que volontiers méconnues. Les plus fréquentes sont un diastème, des dents postérieures ou incisives surnuméraires - volontiers incluses -, des anomalies de forme (dents en 'tournevis'). La dysmorphie faciale, fréquente, peut comporter : un visage allongé ; un prognathisme; un grand nez, avec une racine nasale saillante ; des oreilles de grande taille souvent décollées. Une atteinte intellectuelle est présente dans environ 30% des cas, avec une variabilité inter et intra-familiale. Cette déficience est légère ou modérée (80%), sans retard moteur associé, sauf dans 20% des cas où elle est sévère/profonde et associée à des signes autistiques. Les femmes hétérozygotes réalisent un phénotype atténué, généralement infraclinique.
Les mutations responsables ont été identifiées dans le gène NHS (localisé en Xp22.2) et provoquent une protéine tronquée. L'expression différentielle de deux isoformes, NHS-A and NHS-1A, de localisation cellulaire différente, peut en partie expliquer les manifestations cliniques variables.