La sensibilizzazione centrale è una condizione in cui i neuroni del midollo spinale e del cervello diventano più reattivi, amplificando i segnali che ricevono. Ne derivano allodinia e iperalgesia, e un dolore che può estendersi oltre la zona della lesione.
Si parla invece di sensibilizzazione periferica quando ad aumentare è la reattività dei recettori e delle fibre nervose in periferia. Entrambi i meccanismi sono considerati alla base di condizioni come il dolore neuropatico cronico e la sindrome dolorosa regionale complessa.