線粒體腦病通常是慢性病，但是也可以急性發作。有些患者在應激狀態下或者在感染、勞累的誘因下，可能急性發病。其發病時間不太一樣，可以急性突然發病，1-2天達到高峰，如MELAS，也叫線粒體腦病伴高乳酸血癥和卒中發作，這種病發病比較急、比較快。有些慢性線粒體腦病，比如Leber視神經病，起病相對很慢，主要表現為慢性、進行性的視力下降。還有特殊類型的線粒體腦病發病也比較快，多見于嬰幼兒，叫做Leigh病，也叫亞急性壞死性腦病。此病進展比較迅猛，智能很快下降，出現很嚴重的神經系統損害。總而言之，線粒體腦病既可以急性發病、慢性起病，也可以亞急性起病。重點不在起病的時間，最重要的在于發病時的癥狀、體征，以及和相關實驗室檢查能不能確定是線粒體腦病。