临床表现多为头痛、抽搐及精神症状等，肿瘤生长迅速，高度恶性，病情进展一般较快，平均存活期约12个月。GBM的细胞学特点为瘤组织内见到明显坏死灶，周围瘤细胞呈栅栏状排列，间质内小血管明显增生呈花蕾状、肾小球样，或形成弯曲长带状，瘤细胞常呈多形性，易见异形多核巨细胞，习惯上常称为多形性胶质母细胞瘤。免疫组化标记常以GFAP(+)为基础，波形蛋白(Vimentin)(+)多提示瘤细胞分化较差，EMA、细胞因子(CK)(+)多提示瘤细胞上皮样化生。GBM主要位于大脑半球的白质内，常侵犯额、颞、顶叶，枕叶较少见，基底节和胼胝体常受累，瘤组织可以经胼胝体侵犯对侧大脑半球呈S形生长，或是经胼胝体在两侧大脑半球深部呈蝶形生长，丘脑的GBM也不少见。小儿和青年人的脑干胶质瘤大多转变为GBM，小脑内GBM十分少见。由于肿瘤细胞高度间变和不成熟性、新生血管结构不良、血栓形成等原因，所以常有广泛退变出血和坏死，因此肿瘤具有多形性的特征。