La neuroborreliosis precoz aparece a las 4-10 semanas del comienzo de la infección y se caracteriza por la tríada de meningitis linfocítica (un tipo de meningitis fluctuante y no muy grave) la neuritis craneal y la radiculitis

Las manifestaciones neurológicas periféricas son el dolor radicular y la parálisis facial que se localizan en la misma parte del cuerpo en la que esta presente el eritema migrans. Sin tratamiento, estos síntomas desaparecen en unas pocas semanas.

Sin tratamiento, aproximadamente el 5% de los pacientes con neuroborreliosis precoz desarrollan la forma crónica.

Un síndrome neurológico tardío moderado que cursa sin cambios inflamatorios del liquido cefalorraquídeo es la encefalopatía de Lyme que se manifiesta por ligeras alteraciones cognitivas. A veces algunos sujetos desarrollan neuropatía periférica, generalmente asociada a una acrodermatitis crónica atrófica

La artritis de Lyme se caracteriza por episodios intermitentes de artralgia y/o dolores musculoesqueléticos. Por lo general la artritis se manifiesta varios meses después de la infección y afecta a una o varias de las grandes articulaciones, sobre todo a las rodillas

Ocasionalmente, se han desarrollado alteraciones de la conducción que necesitan la implantación provisional de un marcapasos, miopericarditis y pancarditis. La enfermedad de Lyme precoz puede ir acompañada de conjuntivitis