С одной стороны, возникновение метастазов в головной мозг означает, что опухолевые клетки из первичного поражения распространились и могут метастазировать одновременно в несколько мест по всему телу, и у пациентов, скорее всего, разовьются системные осложнения опухоли, включая неврологические симптомы. С другой стороны, опухоль растет экспансивно в пределах черепа. В процессе роста опухоль сдавливает ткани мозга и перекрывает путь циркуляции спинномозговой жидкости, вызывая симптомы внутричерепной гипертензии, такие как головная боль, тошнота и рвота.
Если опухоль продолжает прогрессировать, ткани мозга будут сдавливаться и смещаться, что приведет к таким симптомам, как нарушение движения конечностей или нарушение сознания, а в тяжелых случаях — к грыже мозга. Существует также тот факт, что после появления метастазов в головной мозг медикаментозное лечение становится менее эффективным. Существование в мозговой ткани барьера «кровь-мозг» затрудняет проникновение в мозг препаратов общей химиотерапии.