A Síndrome de Klinefelter não apresenta um fenótipo característico, diferente de outras aneuploidias como as síndromes de Down e Turner, portadores tendem a ser mais diferentes entre si. A relação genótipo-fenótipo da síndrome ainda não é completamente conhecida, entretanto há alguns mecanismos que aparentam ter um papel importante nessa relação e podem ser responsáveis por essas diferenças entre portadores da mesma síndrome: Polimorfismos do receptor andrógeno, a origem parental do cromossomo X extra, o desvio da inativação do cromossomo X e os diferentes cariótipos.