疼痛は受診理由となる頻度が最も高い症状である。
疼痛には感覚的要素と感情的要素があり，しばしば急性と慢性に分類される。急性疼痛には，しばしば不安や交感神経活動の亢進（例，頻脈，呼吸数増加，血圧上昇，発汗，散瞳）が関連する。慢性疼痛では，交感神経活動の亢進は生じないが，自律神経徴候（例，疲労，性欲減退，食欲喪失）や抑うつ気分を伴うことがある。痛みにどの程度耐えられるかは，個人間で大きな差がみられる。
疼痛の病態生理
急性疼痛は，通常は組織損傷に対する反応として生じ，末梢の痛覚受容器とそれに対応するAδおよびC線維で構成される感覚神経線維（侵害受容器）が活性化することによって発生する。
既存の組織損傷に関連する慢性疼痛は，これらの神経線維が持続的に活性化されることによって生じると考えられる。しかしながら，組織損傷の重症度から必ずしも慢性および急性疼痛の重症度を予測できるわけではない。慢性疼痛はまた，末梢または中枢神経系の既存の損傷や機能障害によって発生することもある（これらにより神経障害性疼痛が引き起こされる。
侵害受容性疼痛（組織損傷に起因する疼痛）には体性痛と内臓痛がある。体性神経の痛覚受容器は，皮膚，皮下組織，筋膜，その他の結合組織，骨膜，骨内膜，および関節包に存在する。これらの受容器が刺激されると，通常は限局的な鋭痛または鈍痛が生じるが，皮膚または皮下組織が障害された場合は灼熱感が生じることもまれではない。内臓神経の痛覚受容器は，大半の内臓とその周囲の結合組織に存在する。管腔臓器の閉塞による内臓痛は，局在が不明瞭な深部痛であり，ときに痙攣を伴い，また遠隔部位の皮膚に関連痛を伴うこともある。内臓の被膜またはその他の深部結合組織の損傷による内臓痛は，より局在のはっきりした鋭痛となることがある。
心理的因子は疼痛の強度を高度に修飾する。思考および感情は，疼痛の知覚において重要な役割を果たしている。多くの慢性疼痛患者は，特に抑うつや不安など，心理的苦痛も抱えている。精神疾患としての特徴をもつ一部の症候群（例，一部の身体症状症）は患者の自己報告による疼痛によって定義されていることから，疼痛の原因が不明確な患者は，精神疾患があると誤って解釈され，そのために適切な診療を受けられずにいる場合も多い。
疼痛は，おそらくは認知処理に大きな負荷をかけることにより，注意，記憶，集中，思考内容など複数の認知領域を障害する。
多くの疼痛症候群は多因子性である。例えば，慢性腰痛や大半のがん性疼痛症候群は，侵害受容の要素が著明である一方，神経損傷による神経障害性疼痛も伴っていることがある。
疼痛の伝達および修飾
痛覚線維は後根神経節から脊髄に入り，後角でシナプスを形成する。そこから神経線維は対側へ交差し，側索を上行して視床に到達した後，続いて大脳皮質に向かう。
反復刺激（例，疼痛が長期間続く状態）によって脊髄後角のニューロンが感作されると，比較的小さな末梢刺激でも疼痛が生じるようになる（ワインドアップ現象）。末梢神経と中枢神経系の他のレベルの神経も感作される結果，皮質受容野において疼痛知覚亢進の維持につながる長期的なシナプス変化（リモデリング）が生じることがある。この慢性的な求心性入力のプロセスは，中枢感作と呼ばれ，感受性の亢進（閾値の低下）と中枢性侵害受容経路および受容器のリモデリングを引き起こす。以下の現象はこれで説明できる：
アロディニア（非疼痛刺激に対する疼痛反応）
痛覚過敏（通常の疼痛刺激に対する過剰な疼痛反応）
組織損傷時に放出される物質（炎症カスケードに関与する物質も含む）によって，末梢の侵害受容器が感作される可能性もある。そのような物質としては，血管作動性ペプチド（例，カルシトニン遺伝子関連タンパク質，サブスタンスP，ニューロキニンA）やその他のメディエーター（例，プロスタグランジンE2，セロトニン，ブラジキニン，アドレナリン）などがある。
疼痛シグナルは，エンドルフィン類（例，エンケファリン）やモノアミン類（例，セロトニン，ノルアドレナリン）などの多くの神経化学メディエーターにより，分節内と下行路上の複数の地点で修飾を受ける。詳細な機序は解明されていないが，これらのメディエーターが相互作用を起こすことで，疼痛の知覚と疼痛に対する反応が増幅，維持，または減弱する。これらは，特定の受容体や神経化学物質と相互作用を起こす中枢神経系作用薬（例，オピオイド，抗うつ薬，抗てんかん薬，膜安定化薬）の慢性疼痛治療における潜在的な有益性に関係している。
心理的因子は疼痛に対する重要な修飾因子である。これらの因子は，患者が疼痛についてどう語るか（例，平静を保つ，イライラする，苦痛を訴える）や疼痛にどう反応するか（例，顔を歪めるかどうか）に影響を与えるのみならず，痛覚経路上の神経伝達を修飾する神経出力をも引き起こす。遷延性疼痛に対する心理的反応は，中枢神経系の他の因子と相互作用を起こして，長期的な疼痛知覚の変化を誘導する。
