Piimaallergia sümptomid võivad indiviiditi erineda. Sümptomid võivad ilmneda kiiresti pärast piima joomist või ilmneda kuni mõne tunni pärast. Piimaallergia võib tekkida ootamatult seal, kus seda varem polnud. Mõned imikud võivad olla piima ja piimatoodete suhtes nii tundlikud, et neil võib tekkida allergiline reaktsioon imetava ema poolt allaneelatud toodetest imetavale emale allaneelatud piima väikestele kogustele rinnapiima.
Piimaallergia sümptomid võivad sageli ilmneda kohe pärast piima allaneelamist. Nende sümptomite hulka kuuluvad: nõgestõbi, oksendamine, vilistav hingamine ja õhupuudus. Mõnede piimaallergia sümptomite ilmnemine võib võtta kauem aega, nagu kõhukrambid, kõhulahtisus, köha, nohu, nahalööve ja lahtine väljaheide, mis võib või ei pruugi sisaldada verd ja/või lima. Nende sümptomite ilmnemisel tuleb viivitamatult pöörduda arsti poole.
Piimaallergia ja laktoositalumatus, mida nimetatakse ka piimavalgutalumatuseks, ei ole üks ja sama seisund ja neid termineid ei tohiks kasutada vaheldumisi. Definitsiooni järgi hõlmab allergia immuunsüsteemi ja piimaallergia pole erand. Laktoositalumatus ja piimaallergia põhjustavad erinevaid sümptomeid ja nõuavad erinevat ravi. Laktoositalumatuse kõige levinumad sümptomid on seedehäired, sealhulgas puhitus, gaas ja kõhulahtisus varsti pärast piima joomist või piimapõhise toote, näiteks juustu või jäätise söömist.
Tõeline allergiline reaktsioon piimale võib põhjustada anafülaksia, mis on eluohtlik immuunsüsteemi reaktsioon, mis võib hingamisteid kitsendada. Kui inimesel on piimale isegi kerge reaktsioon, tuleb sellest koheselt teavitada oma arsti. Võib teha teste, et teha kindlaks, kas tegemist on tõepoolest piimaallergiaga, ja seejärel võtta meetmeid tulevaste vahejuhtumite vältimiseks. Anafülaksia, mida tavaliselt nimetatakse ka anafülaktiliseks šokiks, on äärmiselt tõsine seisund, mida tuleb ravida epinefriiniga. Anafülaksia sümptomid on: kurgu turse, hingamisraskused, šokk, kiire pulss, kiire ja tugev vererõhu langus, pearinglus ja isegi täielik teadvusekaotus.
Piimaallergia sümptomid võivad ulatuda kergest kuni raskeni. Nagu kõik toiduallergiad, on ka piimaallergia põhjustatud immuunsüsteemi talitlushäirest, mis tuvastab teatud piimavalke kehale kahjulikena. Keha omakorda hakkab tootma immunoglobuliin E (IgE) antikehi, et neutraliseerida valku, mida ta tajub allergeenina. Järgmine kord, kui neid piimavalke kokku puututakse, tunnevad IgE antikehad need ära. See annab immuunsüsteemile signaali histamiinide ja muude kemikaalide vabastamiseks, mis avalduvad allergiliste sümptomitena. Histamiinid põhjustavad suures osas kõige levinumaid allergilisi reaktsioone, nagu nohu, sügelevad ja vesised silmad, nõgestõbi, iiveldus, hingamisraskused ja anafülaksia.
Kaseiin ja vadak on kõige sagedamini piimaallergia põhjuseks. Kaseiin on kalgendamisel piima kohupiimas ehk tahkes osas, vadak aga piima vedelas komponendis, mis jääb pärast kalgendamist vedelaks. Need valgud esinevad ka paljudes piimapõhistes toodetes, kuigi mõnikord leidub ainult üht või teist. Piima suhtes allergiline inimene võib olla allergiline ühe või mõlema valgu suhtes. Kui piimaallergia sümptomid viitavad tõelisele piimaallergiale, on ainus kindel viis allergilise reaktsiooni ärahoidmiseks piima ja piimatoodete täielik vältimine.