膝关节表面有一层软骨，就是我们常说的“脆骨”，它是没有神经的。由于各种原因，如类风湿性关节炎、强直性脊柱炎、关节损伤等，导致关节软骨发生磨损，进而露出软骨下面的骨头。与软骨不同，骨头里面是有神经的，当骨头出现磨损时，患者就会感到疼痛。
在疾病早期，可能只是运动量比较大时才会感到疼痛，对于50～60岁的患者而言，是否手术可能会犹豫不决；等到疾病发展到晚期，患者在静止状态下也会感到疼痛，严重影响生活，此时患者可能已经70岁了，这时如果仍然不进行关节置换，关节磨损会越来越严重，最后关节出现变形、僵硬，只能坐轮椅。
最开始可能只是一侧关节需要置换，等到晚期，两侧关节磨损都会比较严重，可能都需要治疗。很多人误认为关节置换就是将关节全都换掉，实际上关节置换只是表面置换，相当于换掉关节的零部件。
具体而言，因是膝关节表面的软骨磨损了，关节置换只是换掉这层软骨，也就是表面很薄的一层，然后套上金属关节，这就类似于在坏了的牙齿上套个牙套。最后，在两个金属关节之间再加一个“塑料垫”，即高密度聚乙烯的关节面，用来减震。这样患者就能恢复正常的关节功能，减少疼痛了。
膝关节置换的目的是减少疼痛，恢复关节的基本功能。术后，正常行走、基本生活等都没问题，但跪下、蹲起等动作，只有恢复得特别好的才能做到，大部分患者术后无法蹲起或剧烈活动。如果术后还像运动员一样进行剧烈活动，则会加重关节的磨损。
术后的疼痛分为两阶段。第一阶段，刚做完手术，麻醉过去后会出现疼痛，这是手术引起的疼痛，随着时间的推移会逐渐消失。这种术后疼痛比术前因为疾病造成的疼痛要轻得多，而且医生会用各种方法如镇痛药等来消除疼痛。第二阶段，术后关节功能恢复后，疼痛会逐渐消除。大约 1/3 的病人术后 1 年感觉新换的人工关节和自己的关节一样，非常合适，不会感到有任何疼痛感；1/3 的患者在术后阴雨天时偶尔会稍感不适，有点疼痛感，这也属于正常现象，毕竟是人工关节，与自身有磨合过程；还有 1/3 的患者，因为关节粘连或功能锻炼不及时而导致疼痛，但这种疼痛比手术前的关节痛要轻得多，基本不影响生活。
