Komplikovaný charakter bolesti se názorně ukazuje u pacientů po amputaci končetiny. Většina z nich má zvláštní pocit. Ztracenou končetinu stále vnímají, jako kdyby o ni nepřišli. Někdy je to jen neškodná iluze. Zhruba dvě třetiny ale cítí v neexistující končetině tzv. fantomovou bolest. Může být ostře bodavá, jindy pulzuje nebo vystřeluje do jiných částí těla. Někteří pacienti s fantomovou bolestí si stěžují na drtivý tlak nebo pálení.
Šťastnějším obětem fantomové bolesti problémy po čase odezní, jiné sužuje dlouhé měsíce nebo i roky.
Příčina fantomové bolesti není úplně jasná. Lékaři ji dlouho považovali za ryze psychickou záležitost. Tahle představa se ale ukazuje jako nepřesná. Výzkum moderními technikami prokázal, že z nervu, který vedl z amputované končetiny, putuje skutečný bolestivý podnět do míchy a pak až do mozku. V místě, kde byl při amputaci nerv přerušen, dojde k vytvoření jakési jizvy, která je zdrojem abnormálních nervových impulzů. Ty po příchodu do mozku zvyšují chaos vládnoucí v mozkových centrech, jež měla ztracenou končetinu na starost, a najednou z ní nedostávají žádné podněty. Výsledkem těchto zmatků je bolest.