Особливості цього синдрому пов'язані з анатомічною будовою і функціями спиноталамического тракту. Він проводить з ураженої половини спинного мозку волокна больової і температурної чутливості, але такожі волокна тактильної чутливості з протилежної половини тіла.

Клінічні особливості синдрому Броун-Секара разом з елементами анатомії наведені на малюнку. Для нього характерні такі симптоми, які спостерігаються нижче рівня ураження:
• гомолатеральной спастичний (на пізніх стадіях) парез з гіперрефлексія і пірамідними знаками (пов'язаний з ураженням бокового кортико-спинального шляху).
• гомолатеральной порушення вібраційної чутливості, відчуття положення в просторі і дискримінаційного почуття (пошкодження заднього канатика); тактильна чутливість і відчуття тиску залишаються збереженими (контралатеральний спіноталаміческій шлях не пошкоджено).
• На протилежній стороні тіла (контралатерально) порушена больова і температурна чутливість, так як волокна цих видів чутливості перетинаються,проходячи в бічному спіноталаміческому шляху.

• На протилежній стороні тіла спостерігається незначне зниження тактильної чутливості (пошкодження перехрещених волокон, що проходять в передньому спіноталаміческому тракті).
• На стороні поразки спочатку часто спостерігається гіперестезія (можливо, через «перевантаження» контралатерального спиноталамического тракту, який залишається єдиним шляхом, який проводить тактильні імпульси від гомолатеральной половини тіла).
• На стороні поразки спочатку спостерігається розширення судин з підвищенням температури і почервонінням, потім шкіра стає холодною та цианотичной (пошкодження центрального симпатичного тракту, що проходить в бічному канатике).
• На стороні поразки порушено «емоційне» потовиділення (з тих же причин, що наведені у попередньому пункті).
• На гомолатеральной стороні на рівні уражених сегментів розвивається порушення всіх видів чутливості і периферичний млявий парез з атрофією м'язів (пошкодження вхідних і вихідних корінців спинномозкових нервів, а також передніх рогів в ураженому сегменті).

Синдром Броун-Секара в чистому вигляді зустрічається в практиці дуже рідко (наприклад, при колотих пораненнях спинного мозку), тому в більшості випадків спостерігаються неповні його форми з різною вираженістю вищезазначених симптомів, що свідчать про залучення в патологічний процес іншої половини спинного мозку. Прикладом можуть служити ішемічні ураження спинного мозку.

До найбільш частих причин повного або половинного поперечного ураження спинного мозку відносяться:
• травма зі струсом спинного мозку, яка може супроводжуватися змінами хребців, що виявляються при візуалізуючих дослідженнях, а також прямі колоті або різані поранення спинного мозку;
• пухлини, що відбуваються як з кісткової тканини або м'яких тканин (наприклад, саркома, метастази), так і безпосередньо з нервової тканини та її оболонок (гліома, епендимома, менінгеома, невринома);
• здавлення спинного мозку непухлинного походження (епідуральна гематома або абсцес);

• судинне ураження (Спінальна ангіома, інтрамедулярна спонтанна або травматична гематома, ішемія);
• мієліти в рамках вірусного або параінфекціонние процесу, у героїнових наркоманів або після щеплень;
• демієлінізуючі захворювання (насамперед розсіяний склероз);
• мієлопатія після променевого лікування.