Fantoompijn ontstaat nadat door een operatie (amputatie) of door een ongeval een ledemaat is kwijtgeraakt. De precieze oorzaak voor fantoompijn is onbekend, maar een veranderde functie in de hersenen spelen hierbij een rol. Fantoompijn komt vaker voor bij dubbelzijdige amputatie, amputatie van de benen en naarmate de amputatie meer aan het begin van een arm of een been is gebeurd. Als de pijn voor en direct na de amputatie erger is, is er meer kans op fantoompijn.

Fantoompijn begint vaak al binnen 14 dagen na de amputatie. De helft van de patiënten heeft echter al pijn binnen de eerste 24 uur na amputatie. Sommige patiënten krijgen pas enkele jaren na amputatie fantoompijn. De meeste fantoompijnpatiënten hebben aanvalsgewijze pijn, variërend van dagelijks tot maandelijks. Zelfs pijnvrije periodes van meer dan een jaar komen voor. De pijn duurt vaak een aantal seconden, minuten of uren. De pijn is meestal schietend, stekend, prikkend, krampend, knijpend of brandend van karakter. Meestal wordt de pijn buiten het ontbrekende lidmaat gevoeld.

Fantoomgevoelens zijn niet pijnlijke gevoelens, zoals warmte gevoel, tintelingen, verlengd gevoel van de vingers of tenen) en gevoelens van verkorting van een lidmaat. Ongeveer 50% van de patiënten heeft ook stomppijn. Pijnlijke plekken (trigger points) in de stomp zijn vaak aanwezig en kunnen fantoomgevoelens en de fantoompijn uitlokken.