על מנת להבין את מהות הכאב הכרוני ואת אופיו, חשוב להבין את מבנה מערכת העצבים. תפקידה של מערכת העצבים, הנו העברת גירויים מן המוח ואליו במערכת מורכבת מאוד, הכוללת מרכיב חשמלי ומרכיב ביוכימי (שמשמעותה חומרים המהווים מתווכים עצביים).
 
אנו מבחינים בשתי תת מערכות המרכיבות את מערכת העצבים כולה. מערכת העצבים המרכזית הכוללת את חוט השדרה והמוח, ומערכת העצבים ההיקפית (הפריפרית), הכוללת את שלוחות העצבים אל הגוף כולו.
 
מערכת העצבים ההיקפית כוללת 31 זוגות של שורשי עצבים היוצאים מחוט השדרה ומתפשטים כמו ענפים של עץ, אל הגוף כולו. העצבים הללו מאפשרים לנו לחוש - עצבים תחושתיים-סנסוריים, ולנוע - עצבים תנועתיים-מוטוריים.
 
להלן חלוקת מספר זוגות העצבים היוצאים מחוט השדרה דרך נקבים בחוליות, על פי גובה החוליה בעמוד השדרה.
 

גובה החוליה מספר זוגות העצבים = 31
חוליות צוואר 8 זוגות
חוליות בית החזה 12 זוגות
חוליות עמוד שדרה מותני 5 זוגות
חוליות עמוד שדרה סקראלי 5 זוגות
עצם הזנב 1
 
למערכת העצבים ההיקפית, חלוקה נוספת:
מערכת העצבים הסומטית - התחושתית: מערכת זו מעצבבת את מערכות השלד והשרירים (עצמות, גידים, רצועות, שרירים) ואת העור. מערכת עצבים זו היא שגורמת לנו לחוש מגע, לחץ וכו´. היא גם החלק שגורם לנו לחוש כאב.
מערכת העצבים האוטונומית - העצמונית: היא זו שמתפעלת את החלקים האוטומטיים בגופנו הנדרשים לתפקודי חיים בסיסיים ושלא נזקקים לתשומת לבנו המודעת - לב, מערכת עיכול.
 
כל נזק לעצב או לשורשיו, גורם לחווית הכאב. העצב הפגוע שולח אותות תמידיים של מצוקה אל המוח, קרי: כאב, מה שיוצר את חווית הכאב הכרוני.
 
Nociceptors - נוסיספטורים/קולטנים - הם מרכיב חשוב נוסף במערכת העצבים. חשוב להבין את תפקידם ואופן פעולתם, על מנת להבין סוגים מסוימים של כאב. נוסיספטורים הנם קולטנים במצויים בקצות העצבים והן מופעלים בכל פעם שמתרחש אירוע הגורם לכאב.  לדוגמא, טריקת דלת המכונית על האבצע, תעורר את הקולטנים הללו שיעבירו מסר באמצעות המעבר העצבי, אל חוט השדרה ומשם אל המוח.אם נמשיך בדוגמא זו, נתאר מצב בו האצבע החלימה לאחר התאונה הקטנה, אך עדיין חשים כאב. יתכן שהסיבה לכך שנגרם נזק לשורש העצב באצבע והקולטנים מתפקדים באופן לא תקין. כך נוצר כאב כרוני.