呼吸系統併發症：呼吸系統併發症以氣管炎、支氣管肺炎最為多見。多為繼發感染引起，病原菌常為呼吸道的常見細菌，該併發症可發生於病程的各個時期，但以痙咳期為多。嚴重的肺炎還可併發心力衰竭。除此以外，還常合併肺不張、肺氣腫、支氣管擴張、縱隔氣腫。原有結核病患兒在患百日咳時，可激起重新活動或結核擴散，導致惡化。
神經系統併發症：百日咳桿菌產生大量的內毒素，可引起中毒性腦病及一系列中樞神經系統後遺症。如癲癇、智力減退等。百日咳腦病主要發生在痙咳期，臨床表現為：反覆抽搐、意識障礙、高熱，甚至可出現腦水腫、腦疝，危及患兒生命。有時由於劇烈痙咳引起腦血管痙攣、腦缺氧、腦出血以及手足抽搐症等。
心血管系統併發症：嚴重的百日咳患兒可引起心臟擴大、甚至心力衰竭(多見於身體虛弱的幼嬰或原有心臟病的患兒)。虛弱的新生兒可有皮下出血、腦內點狀出血，甚至耳內出血。嚴重者有咯血、嘔血、便血，因此可引起急性循環衰竭。
消化系統併發症：主要是由於百日咳患兒的嘔吐及厭食導致的，如營養不良、疝氣、脫肛等等。在患兒劇烈咳嗽時，會引起腹壓增高併發疝氣和脫肛
