幻肢痛可能与感觉传入的各个环节发生变化有关, 如外周感受器、感觉传入纤维、脊髓传导通路、丘脑，甚至皮质出现改变，同时幻肢痛与病人的心理状态也有一定的关系。但经过试验论证，截肢后的大脑皮质功能重组可能与幻肢痛的形成有着直接关系，外周伤害性刺激传入可能是引起大脑皮质功能重组的主要原因之一。