A hiperalgesia primária é causada pela sensibilização de nociceptores, enquanto a secundária decorre da sensibilização de neurônios do corno dorsal da medula espinhal e de outras áreas do Sistema Nervoso Central.

A hiperalgesia primária resulta da ampliação dos campos receptivos no sistema nervoso central, enquanto a secundária está ligada à sensibilização direta dos nociceptores.

A hiperalgesia secundária é caracterizada por dor intensa em áreas não afetadas pela lesão original, ao contrário da primária, que ocorre apenas no local da injúria.

Ambas são mediadas, exclusivamente, pela liberação de substância P nos tecidos lesados, sem envolvimento de citocinas inflamatórias.