Ultra aquests aspectes subjectius, que formen l’autèntica vivència dolorosa, hom pot trobar com a fets expressius que acompanyen el dolor una sèrie de reaccions, des de les més automàtiques (com és ara les modificacions de funcions viscerals i en general vegetatives, i també els reflexos de retirada, per exemple, de les extremitats, enfront de l’estímul dolorós) fins a les més inserides en el psiquisme del subjecte, arribant a l’assumpció del fet del dolor viscut en la vida personal. Hom no pot dir que un estímul sigui dolorós o no per si mateix, puix que no és més que una modificació del medi ambient en què viu l’animal o de la realitat que envolta l’home i que pot esdevenir dolorosa o no, segons quina sigui la capacitat que el sistema nerviós i la mateixa persona tinguin per a deixar-se influir per tal modificació en un sentit determinat, cosa que condueix a l’experiència dolorosa. La demostració més clara d’aquesta realitat és l’existència —bé que molt poc freqüent— d’individus amb indiferència congènita al dolor. Les modificacions del medi ambient que, malgrat tot, hom acostuma a qualificar d’estímuls dolorosos, generalment porten implícita la noció d’agressió actual o potencial a la integritat del cos. Aquesta amenaça és tan fortament arrelada en el nucli del fet dolor, que àdhuc en els casos de motivació morbosa principalment psíquica d’aquests l’individu s’expressa i intenta d’explicar-se en termes de comparació, d’analogia, amb danys que malmeten la integritat corporal.
Tècnicament, els estímuls dolorosos són qualificats de nociceptors. Les terminacions sensorials més aptes per a captar els estímuls dolorosos són les terminacions nervioses fines, lliures, no encapsulades, de la pell i les mucoses, en les quals s’originen patrons d’impulsos aferents, dirigits cap al sistema nerviós, que tenen una organització espacial i temporal més o menys característica. En general es tracta d’impulsos conduïts per fibres nervioses fines (sense beina mielínica o amb beina mielínica molt feble) que arriben a la medul·la espinal a través de les arrels i dels ganglis posteriors. Just a l’entrada de la medul·la mateixa, en el si del corn posterior, hi ha un mecanisme de selecció o porta d’entrada que tendeix a donar curs com a missatges dolorosos aquells en què predominen els estímuls vehiculats per les fibres perifèriques més fines, amb exclusió dels altres. Des d’aquesta sinapsi o estació medul·lar (espinal) els missatges dolorosos són conduïts fins al tàlem òptic a través de diversos sistemes, agrupats amb el nom de feix espinotalàmic. En arribar al tàlem, després d’un nou procés de filtració i també de convergència (fins a un cert punt comparables als esdevinguts al nivell medul·lar), les vies centrals del dolor divergeixen: les relacionades amb les notes més concretes de localització i de qualitat concreta arriben a la circumvolució més anterior del lòbul parietal, la postrolàndica (situada en el llavi posterior de la cissura de Rolando); altrament, les vies que porten impulsos nerviosos que promouran la integració central de les notes de ressonància psicoemocional de l’experiència dolorosa s’escampen cap al sistema límbic a través de diverses estructures de l’esmentat tàlem òptic, i també cap al lòbul frontal de forma més o menys general.
No tots els individus ni cadascun d’ells en diverses circumstàncies acusen la mateixa intensitat de dolor envers una estimulació aparentment idèntica, puix que l’estat emocional, l’experiència anterior, l’ambient en què ha madurat la personalitat, etc., influeixen notablement en aquest aspecte. En analitzar el dolor cal tenir en compte que hom en pot establir la significació a diferents nivells o camps, per exemple, com a senyal de dany o de perill de la integritat del cos, com a expressió de qui demana ajut, com a retret o reclamació o com a mitjà per a influir i manipular en una certa forma i dins uns certs límits la conducta dels altres.