Notre connaissance de la physiologie de la douleur a connu des progrès phénoménaux ces dernières décennies et notamment dans les domaines de la biologie moléculaire et de la neuro-imagerie fonctionnelle (électroencéphalographie et imagerie par résonance magnétique). Nous avons tenté de synthétiser ces nouvelles acquisitions sans oublier pour autant les fondements de la physiologie, pour en extraire les données les plus solides. En effet, cette richesse s'accompagne d'un paradoxe : la traduction en moyens thérapeutiques de ces nouvelles connaissances, souvent acquises avec des modèles animaux, reste décevante. Dans la première partie, nous abordons les moyens d'exploration du système de la douleur chez l'homme et chez l'animal. Dans la seconde, nous présentons les mécanismes périphériques du système nociceptif et les profondes transformations qu'ils subissent lors de l'inflammation. Dans la troisième partie sont abordés les mécanismes spinaux en condition physiologique et inflammatoire. Les apports récents de la neuro-imagerie ont nécessité le développement d'un quatrième chapitre consacré aux mécanismes cérébraux impliqués dans la douleur. La spécificité d'un réseau de structures cérébrales impliqué dans la perception de douleur est évaluée. Un cinquième et dernier chapitre est consacré aux mécanismes de contrôlé de l'activité spinale nociceptive avec une attention particulière pour le paradigme de modulation conditionnant de la douleur. Cet article est complété par des annexes centrées sur des thèmes plus pointus comme l'analgésie par stimulation somatosensorielle, les techniques de neuro-imagerie fonctionnelle, le concept de « matrice douleur » et la classification mécaniciste des syndromes douloureux.