Kích thích các sợi thần kinh nhạy cảm chuyên biệt (nociceptors) mà mô xương bẩm sinh dẫn đến cảm giác đau xương. Đau xương bắt nguồn từ cả hai màng xương và tủy xương mà tiếp nociceptive tín hiệu đến não tạo ra cảm giác đau đớn. Mô xương được bẩm sinh bởi cả tế bào thần kinh cảm giác myelin (A beta và A delta) và tế bào thần kinh cảm giác không myelin (sợi C). Kết hợp lại, chúng có thể cung cấp một cơn đau ban đầu, được bắt đầu bởi các sợi myelin nhanh hơn, sau đó là một cơn đau âm ỉ chậm hơn và kéo dài hơn được bắt đầu bởi các sợi không myelin.[3][5]

Nociceptors chịu trách nhiệm cho đau xương có thể được kích hoạt thông qua một số cơ chế bao gồm suy giảm các mô xung quanh, phá hủy xương,[1] và căng thẳng về thể chất mà cắt xương, mạch máu, cơ và mô thần kinh.