1. Đau thắt lưng do thoát vị đĩa đệm
a) Đau thắt lưng do thoát vị đĩa đệm di chuyển (nguyên nhân cơ học)
Những cấu trúc có cảm giác đau của ống sống mà chủ yếu là phần sau của vòng sợi, dây chằng dọc sau, cốt mạc, bao khớp đốt sống được phân bố thần kinh bởi nhánh màng tủy bằng sợi ly tâm, hướng tâm và giao cảm. Sự di chuyển đĩa đệm gây nên đau khi có co kéo phần sau của vong sợi hoặc đè ép lên dây chằng dọc sau hoặc đè ép rễ thần kinh tủy sống và được coi là đau đĩa đệm thứ phát (đau do đĩa đệm thứ phát là đau xuất phát từ khớp đốt sống hoặc các cơ cạnh sống). Đặc biệt khi đè ép vào lỗ gian đốt sống, các kích thích cơ học có thể được dẫn tới sợi cảm giác của nhánh màng tủy trong bao khớp đốt sống, trong dây chằng dọc sau và ngay cả trong dây thần kinh sống.

b) Đau thắt lưng do sự biến đổi hóa học trong đĩa đệm
Những biến đổi pH cũng như thành phần hóa học ở đoạn vận động có thể là nguyên nhân phát sinh đau thắt lưng. Theo Nachenson(1969) độ pH của đĩa đệm bệnh nhân TVĐĐ thấp hơn7,0 thì chắc chắn có phản ứng viêm ở rễ thần kinh, ở độ pH rất thấp 6,1 xuất hiện tổ chức sẹo quanh các rễ thần kinh, viêm không xảy ra ở độ pH trên 7.
Những biến đổi thành phần hóa học trong đĩa đệm là nhưng kích thích các cấu trúc giáp ranh với rễ thần kinh (ví dụ dây chằng dọc sau ) gây ra đau thắt lưng.
Trường hợp áp lực trọng tải cao kéo dài, các chất chuyển hóa axit hòa tan trong đĩa đệm bị nén gây nên phản ứng viêm ở các sợi thần kinh lân cận.
Khi đĩa đệm kém được nuôi dưỡng có thể ứ đọng các chất chuyển hóa, dẫn đến thay đổi độ pH của chất cơ bản đĩa đệm gây nên đau lưng.

2. Đau thắt lưng xuất phát từ dây chằng dọc sau
- Đau thường âm ỉ khó khu trú
- Đau có thể xuất hiện đột ngột như trong đau thắt lưng cấp hoặc xuất hiện từ từ như trong gù cột sống hoặc tăng thể tích bất thường của khoang gian đốt gây căng kéo dây chằng.

3. Đau rễ thần kinh
a) Đau rễ thần kinh do lồi hoặc TVĐĐ
b) Đau thắt lưng do xương chèn ép rễ thần kinh
Đau nhiều điều trị bảo tồn không hiệu quả
Đau khu trú rõ rang vì chỉ có một đoạn rễ bị kích thích.

4. Đau khớp đốt sống
Vì có nhiều thụ thể có đặc tính nhạy cảm với lực kéo nên áp lực ở trong bao khớp đốt sống nên đau thắt lưng có thể xuất hiện khi thoái hóa khớp đốt sống khi vận động cột sống quá mức và đột ngột gây bong gân hoặc vặn xoắn khớp.

5. Đau cơ
Trong quá trình bệnh lý của khoang gian đốt sống, thắt lưng các cơ lưng, hông, đùi có thể bị đau do nhiều nguyên nhân:
Đau xuất phát từ những cấu trúc phôi trung bình (mesoderme) ở đoạn vận động cột sống thắt lưng (dây chằng, gân cơ, màng xương và tổ chức cạnh khớp). Khi bị kích thích cơ học hoặc hóa học sẽ xuất hiện cảm giác đau sâu, ê ẩm không có khu trú chính xác, có thể lan tới gốc chi.
7. Tốc độ xuất hiện yếu tố gây đau
Sự xuất hiện đau ở giai đoạn vận động do mức độ của những biến dạng và tốc độ xuất hiện những biến dạng đó.
Trường hợp lồi đĩa đệm nhẹ, xuất hiện đột ngột, gây đau nhiều, còn TVĐĐ xuất hiện từ từ hằng năm có thể không bị đau đó là do các rễ thần kinh, dây chằng bao khớp đã có đủ thời gian thích nghi.
a) Đau thắt lưng do thoát vị đĩa đệm di chuyển (nguyên nhân cơ học)
Những cấu trúc có cảm giác đau của ống sống mà chủ yếu là phần sau của vòng sợi, dây chằng dọc sau, cốt mạc, bao khớp đốt sống được phân bố thần kinh bởi nhánh màng tủy bằng sợi ly tâm, hướng tâm và giao cảm. Sự di chuyển đĩa đệm gây nên đau khi có co kéo phần sau của vong sợi hoặc đè ép lên dây chằng dọc sau hoặc đè ép rễ thần kinh tủy sống và được coi là đau đĩa đệm thứ phát (đau do đĩa đệm thứ phát là đau xuất phát từ khớp đốt sống hoặc các cơ cạnh sống). Đặc biệt khi đè ép vào lỗ gian đốt sống, các kích thích cơ học có thể được dẫn tới sợi cảm giác của nhánh màng tủy trong bao khớp đốt sống, trong dây chằng dọc sau và ngay cả trong dây thần kinh sống.

b) Đau thắt lưng do sự biến đổi hóa học trong đĩa đệm
Những biến đổi pH cũng như thành phần hóa học ở đoạn vận động có thể là nguyên nhân phát sinh đau thắt lưng. Theo Nachenson(1969) độ pH của đĩa đệm bệnh nhân TVĐĐ thấp hơn7,0 thì chắc chắn có phản ứng viêm ở rễ thần kinh, ở độ pH rất thấp 6,1 xuất hiện tổ chức sẹo quanh các rễ thần kinh, viêm không xảy ra ở độ pH trên 7.
Những biến đổi thành phần hóa học trong đĩa đệm là nhưng kích thích các cấu trúc giáp ranh với rễ thần kinh (ví dụ dây chằng dọc sau ) gây ra đau thắt lưng.
Trường hợp áp lực trọng tải cao kéo dài, các chất chuyển hóa axit hòa tan trong đĩa đệm bị nén gây nên phản ứng viêm ở các sợi thần kinh lân cận.
Khi đĩa đệm kém được nuôi dưỡng có thể ứ đọng các chất chuyển hóa, dẫn đến thay đổi độ pH của chất cơ bản đĩa đệm gây nên đau lưng.

2. Đau thắt lưng xuất phát từ dây chằng dọc sau
- Đau thường âm ỉ khó khu trú
- Đau có thể xuất hiện đột ngột như trong đau thắt lưng cấp hoặc xuất hiện từ từ như trong gù cột sống hoặc tăng thể tích bất thường của khoang gian đốt gây căng kéo dây chằng.

3. Đau rễ thần kinh
a) Đau rễ thần kinh do lồi hoặc TVĐĐ
b) Đau thắt lưng do xương chèn ép rễ thần kinh
Đau nhiều điều trị bảo tồn không hiệu quả
Đau khu trú rõ rang vì chỉ có một đoạn rễ bị kích thích.

4. Đau khớp đốt sống
Vì có nhiều thụ thể có đặc tính nhạy cảm với lực kéo nên áp lực ở trong bao khớp đốt sống nên đau thắt lưng có thể xuất hiện khi thoái hóa khớp đốt sống khi vận động cột sống quá mức và đột ngột gây bong gân hoặc vặn xoắn khớp.

5. Đau cơ
Trong quá trình bệnh lý của khoang gian đốt sống, thắt lưng các cơ lưng, hông, đùi có thể bị đau do nhiều nguyên nhân:
- Do nhánh dài của dây thần kinh tủy sống bị kích thích kéo dài.
- Do mất khả năng đàn hồi của các sợi và mất nước ngày càng tăng của chất cơ bản dẫn tới sự trùng lỏng đĩa đệm làm cho đoạn cột sống thắt lưng không vững nên các cơ phải làm việc quá tải theo cơ chế bù trừ. Thời gian đầu thì sự trùng lỏng đĩa đệm được bù trừ bởi các cơ thân , thời gian sau xuất hiện thiểu năng cơ, biểu hiện đau thắt lưng âm ỉ, hạn chế vận động, đau tăng khi vận động,ấn, ép trên cơ.
- Do trạng thái kích thích những khớp đốt sống đoạn dưới cột sống thắt lưng gây đau cơ phản xạ ở các cơ duỗi lưng, cơ mông, cơ khu vực sau đùi, cẳng chân giống như kiểu đau thần kinh hông (cảm giác đau trong hội chứng giả rễ). nếu ấn tại một vị trí trên cơ mà cảm giác đau lập tức lan tới khu vực đau thì đó là điểm bùng nổ (trigger points).
- Cảm giác đau trong hội chứng giả rễ có thể là tiền triệu của lỗi đĩa đệm.
Đau xuất phát từ những cấu trúc phôi trung bình (mesoderme) ở đoạn vận động cột sống thắt lưng (dây chằng, gân cơ, màng xương và tổ chức cạnh khớp). Khi bị kích thích cơ học hoặc hóa học sẽ xuất hiện cảm giác đau sâu, ê ẩm không có khu trú chính xác, có thể lan tới gốc chi.
7. Tốc độ xuất hiện yếu tố gây đau
Sự xuất hiện đau ở giai đoạn vận động do mức độ của những biến dạng và tốc độ xuất hiện những biến dạng đó.
Trường hợp lồi đĩa đệm nhẹ, xuất hiện đột ngột, gây đau nhiều, còn TVĐĐ xuất hiện từ từ hằng năm có thể không bị đau đó là do các rễ thần kinh, dây chằng bao khớp đã có đủ thời gian thích nghi.