Σε λιγότερο από 1% των περιπτώσεων όμως ο ιός του Δυτικού Νείλου προκαλεί σοβαρή νευρολογικής φύσεως νόσο, όπως εγκεφαλίτιδα ή μηνιγγίτιδα, με συμπτώματα που περιλαμβάνουν πονοκέφαλο, πυρετό, ρίγη, μυϊκή αδυναμία, παράλυση και κώμα. Περίπου στο 10% των βαρέων περιπτώσεων, επέρχεται ο θάνατος.
