膝關節骨性關節炎最主要的症狀是疼痛，疼痛可以從位置上來區分，熟悉解剖可以幫助確定關節不同結構的損傷;而另外一種分類的方法――從疼痛機理上分就比較困難，如果能夠從症狀、體徵、經驗、影像、職業、誘因等諸多方面中分析出當前疼痛的原因，並針對性的選擇不同的藥物、物理方式、手術方式，並且在短期內有效緩解疼痛而得到印證。通俗的臨床上的例子是，幾個膝關節疼痛的病人，都給與消炎止痛藥物，有的人管用，有的人不太管用，必定是機理不同，一種藥物無法解決。
結合資料，總結出以下幾種骨性關節炎疼痛的不同機理。
1、由於過度使用引起的肌肉勞損、疲勞的疼痛。常見於過量運動或者常年不運動的人爬山後引起的股四頭肌或N繩肌疼痛。休息、外用藥、理療有效。
2、軟骨下骨小樑的微骨折導致的骨挫傷。常見於老年人自認為可以忽略的外傷，經常被誤認為骨性關節炎的急性發作(下一種情況)，疼痛劇烈，臨床症狀類似骨折，X線無改變，MRI可以發現骨髓內水腫，挫傷。此類疼痛持續時間長，需要靜養，中樞鎮痛藥物更有效。
3、骨膜下神經受到刺激――炎性物質的刺激。臨床上最常見，由於寒冷、勞累後炎性物質刺激引發的疼痛，此類疼痛非甾體消炎藥物最有效，例如芬必得、扶他林等。
4、韌帶、關節囊的止點受到刺激――來源於骨的畸形、下肢力線不良或關節嚴重腫脹滲出的刺激。
此類疼痛區域性治療――封閉或者中醫的小針刀療法有效。
5、軟骨下骨的重塑形期的靜脈充血。此類疼痛不劇烈，有周期性，多數為夜間疼痛、休息時疼痛，小腿上端多見。一般止痛藥物無效，使用活血化瘀藥物、改善微迴圈的藥物可能有效。
6、僅表現在上下樓、下蹲時的疼痛-髕股關節壓力增高引起的疼痛。股四頭肌鍛鍊、控制體重、軟骨營養藥物似乎更有效。
7、老年人的半月板的磨損導致的疼痛。一次不經意的扭傷或長時間下蹲導致的半月板破裂。需要靜養休息，長時間，必要時如果身體條件不能手術治療，關節內封閉可以快速緩解疼痛。
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