Đau bao gồm hai thành phần là đau thực thể (nociception) và đau cảm giác (suffering). Đau thực thể giúp cơ thể phát hiện các kích thích có hại và đưa ra những hành động phản xạ để tránh xa hoặc loại bỏ nguồn kích thích đó. Khái niệm về đau thực thể không ngụ ý tới 'cảm giác' chủ quan - mà là một hành động phản xạ, ví dụ như cách mà con người nhanh chóng rời ngón tay khỏi cái đĩa nóng, mặc dù không thực sự cảm thấy đau. Khả năng này có thể thấy ở tất cả các loài động vật bậc cao.[5] Đau thực thể có thể được quan sát bằng các kỹ thuật hình ảnh hiện đại thông qua các đáp ứng sinh lý và hành vi. Thành phần thứ hai của đau được gọi là 'sự khó chịu' (unpleasantness) hay đau cảm giác (suffering), là trạng thái tâm lý ám ảnh, tiêu cực, tức là phần thuộc về nội tại, cảm xúc của quá trình đau thực thể. Do đó, đau là một trải nghiệm mang tính cảm xúc và riêng biệt.

Để giải quyết vấn đề đánh giá khả năng biểu hiện trạng thái cảm xúc đau của các loài, chúng ta dùng đến phép ‘đối chứng tương tự’ (argument-by-analogy). Phương pháp này dựa trên nguyên tắc nếu một con vật đáp ứng với một kích thích theo một cách tương tự như với chính bản thân chúng ta, thì có khả năng chúng đã có một trải nghiệm tương tự như chúng ta. Có thể lập luận rằng khi chúng ta kẹp một cái kẹp vào ngón tay một con tinh tinh thì nó sẽ nhanh chóng rút tay lại, sử dụng phép đối chứng tương tự và suy ra rằng nó cũng thấy đau giống như chúng ta. Nếu nhất trí điều đó, chúng ta cũng có thể kết luận một con gián cũng có trải nghiệm tương tự khi nó quằn quại sau khi nó cũng bị kẹp như vậy.[6][7]

Tương tự như con người, khi dùng sự lựa chọn thức ăn, chuột [8] và gà [9] với các triệu chứng lâm sàng của đau sẽ ăn nhiều thức ăn có chứa thuốc giảm đau hơn so với các con không đau. Ngoài ra, việc tiêu thụ thuốc giảm đau carprofen ở một con gà què chân đã được khẳng định là có tương quan với mức độ nghiêm trọng của tổn thương cho đến khi dáng đi của nó được cải thiện. Sự hạn chế của phương pháp đối chứng tương tự là các phản ứng sinh lý thì không thể xác định cũng như được thúc đẩy bởi trạng thái tinh thần, và cách tiếp cận này bị chỉ trích là một sự diễn giải theo thuyết nhân cách hóa (anthropomorphism). Ví dụ, một sinh vật đơn bào như amip cũng quằn quại sau khi được tiếp xúc với các kích thích độc hại mà không phải là do đau.