NTM可侵犯全身许多脏器和组织，其中以肺部最为常见。肺外病变包括淋巴结、皮肤、软组织、骨骼等。
1.慢性肺病 常见致病菌为MAIC、堪萨斯分枝杆菌、偶发分枝杆菌、脓肿分枝杆菌及蟾蜍分枝杆菌等。上述细菌引起的肺部病变与肺结核很相似。患者常有慢性阻塞性肺病、肺结核、矽肺、肺脓肿、支气管扩张、囊性纤维化、糖尿病、溃疡病及应用激素、免疫抑制剂的病史。男多于女，症状有咳嗽、咳痰、咯血、胸痛、呼吸困难、低热、消瘦、乏力，但缺乏特异性，病情进展慢。X线胸片上病变多见于右上肺，显示浸润、空洞、结节、纤维干酪和广泛纤维收缩等多种病变。空洞发生率高达80%，呈单发或多发，胞内分枝杆菌引起的空洞多位于胸膜下，壁薄，周围渗出少。瘰疬分枝杆菌引起儿童的肺部病变，表现与原发型肺结核相似。MAIC感染可表现为弥漫性播散性病灶。NTM感染时，自病变初期到形成空洞常需2～4年。此外，很少发生胸膜反应渗出。
2.淋巴结炎 由NTM引起的淋巴结炎远比淋巴结核多见。致病菌以鸟-胞内分枝杆菌、瘰疬分枝杆菌及海分枝杆菌多见。多见于12岁以下儿童，以2～4岁儿童为主，0～5岁患儿占91%，发病率10倍于结核性淋巴结炎。患儿多有玩泥土、塘水习惯。病变位于颈部、颌下、腹股沟、肱骨内上踝、腋窝，淋巴结肿大，不疼，但可有触痛，进展缓慢。淋巴结破溃后形成窦道。恶化与好转反复交替，最后以纤维化和钙化结局。
3.脑膜炎 常见于艾滋病、背部创伤及神经外科手术后患者。以鸟分枝杆菌、偶发分枝杆菌、瘰疬分枝杆菌及堪萨斯分枝杆菌引起者多见，其临床表现颇似结核性脑膜炎，但病死率较高。
4.皮肤和软组织感染 由海分枝杆菌感染，多见于游泳池，或海水中游泳者皮肤擦伤，如肘、膝、踝、指(趾)处皮肤，开始时为红褐色小丘疹、小结节或斑块，随后软化破溃成为浅表性溃疡，常可迁延数月乃至几年，但不会形成瘘管。偶尔病变沿淋巴管呈向心性发展，病变多呈自限性。偶然分枝杆菌复合群可经局部皮肤伤口入侵形成局限性脓肿，局灶性蜂窝织炎，多为医源性感染。溃疡分枝杆菌常引起小腿和前臂无痛性皮下结节，继而形成水疱，破溃导致坏死性溃疡，表面覆盖黄色坏死物，周围皮肤隆起，色素沉着，称为Baimsdal溃疡(在澳大利亚称Searl病;在乌干达称Buruli溃疡)，后期机化形成瘢痕可致畸形。瘰疬分枝杆菌也可引起皮肤肉芽肿性结节，破溃伴瘘管形成，同时伴淋巴结肿大。堪萨斯分枝杆菌感染常可引起疣状或肉芽肿样丘疹及坏死性丘疹性脓疱等。偶有隆乳术后引发乳腺NTM感染。
5.骨骼系统病变 致病菌以堪萨斯分枝杆菌、鸟-胞内分枝杆菌、土地分枝杆菌及海分枝杆菌多见，常由伤口接触土壤、水而感染。可引起骨骼、关节、腱鞘、滑囊及骨髓感染。次要分枝杆菌可引起化脓性关节炎。
6.血源性播散性分枝杆菌病 见于严重细胞免疫抑制者，如血液系统恶性肿瘤或同时接受肾上腺糖皮质激素治疗及艾滋病患者。致病菌多为鸟-胞内分枝杆菌，其次为堪萨斯分枝杆菌及瘰疬分枝杆菌。其临床特点是病程长而有起伏，可累及各系统器官，对抗结核药物耐药，预后差，病死率高。肺部病变表现为炎性改变，其中1/4呈粟粒样改变，也可出现肝脾肿大。瘰疬分枝杆菌和鸟-胞内分枝杆菌可引起全身性淋巴结肿大，其组织学酷似结节病。这两种细菌还可引起广泛的多发性骨骼病变，表现为慢性骨髓炎和窦道形成，迁延多年不愈，或反复发作。鸟-胞内分枝杆菌还可引起广泛性腹腔内感染，包括肠系膜、腹膜后淋巴结和内脏弥漫性粟粒性病变等。
7.其他部位感染 尚有MAC引起泌尿、生殖系统感染;偶发分枝杆菌引起眼部及牙齿感染;林达分枝杆菌(M.linda)引起胃肠道感染;副结核分枝杆菌和斑尾林鸽分枝杆菌(M.wood pigeon)与克罗恩病有关。
8.医院感染 近年来已对NTM引起医院内感染的重视。世界上已有26起NTM感染的暴发流行报道，常见致病菌为快速生长的龟分枝杆菌、脓肿分枝杆菌所引起。主要发生于手术污染、介入治疗污染、插管污染、人工透析污染及心脏体外循环污染等情况下引起感染。1998年我国深圳市某医院在2个月内因消毒液错配导致168例患者手术后受脓肿分枝杆菌感染的暴发流行，手术后患者发病率为57.53%(168/292)，其特点为发病人数多、发病率高、潜伏期长，是一次罕见的医院感染。
非结核性分枝杆菌病的诊断有赖于临床、X线和细菌培养及菌种鉴定，尤其是后者为确诊的主要依据。根据2000年全国非典型分枝杆菌病研讨会拟定的《非结核分枝杆菌病诊断与处理指南》意见，分述如下：
1.NTM感染 同时具有以下两项条件者可诊断为NTM感染：①PPD-NTM皮肤试验阳性。②缺乏组织、器官受到结核分枝杆菌感染的依据。
2.NTM病可疑者 具有以下条件之一者为NTM病可疑者，须进行NTM检查：①经近规抗结核治疗无效的结核患者或标本涂片抗酸染色仍阳性者。②标本涂片抗酸杆菌阳性而临床表现与结核病不符者。③标本分枝杆菌培养阳性，但菌落状态、生长情况与结核杆菌复合群不同者。④显微镜检查有异常的分枝杆菌。⑤初治结核患者首次分离的分枝杆菌对抗结核药物耐药。⑥有免疫缺陷症、白血病、肿瘤而长期应用免疫抑制剂、糖尿病等已排除结核病的肺部感染。⑦医源性或非医源性软组织损伤、手术后伤口长期不愈找不到原因者。
3.NTM肺病 具有呼吸系统症状或伴全身症状，有X线胸片显示的肺部病变，已排除其他疾病，在确保标本无污染的条件下，具有以下条件之一者可诊断为NTM肺病：①痰NTM培养3次均为同一NTM菌。②痰NTM培养2次为同一NTM菌，1次痰涂片抗酸染色阳性。③支气管灌洗液NTM培养阳性。④支气管肺活检物NTM培养阳性。⑤肺活检见与NTM病变相似的肉芽肿，痰NTM培养1次阳性。
4.肺外NTM病 有局部或伴全身症状，经检查有肺外组织、器官病变，已排除其他疾病，在确保标本无污染的条件下，病变组织NTM培养阳性，即可诊断。NTM淋巴结炎应与其他细菌所致的化脓性淋巴结炎、结核性淋巴结炎、猫抓病、传染性单核细胞增多症等相鉴别，PPD-NTM皮试有区别价值。
