肺癌晚期骨轉移的早期疼痛形成與原發性骨腫瘤和骨壞死相類似。癥狀呈間隙性，但也可呈鈍痛且程度嚴重。疼痛有夜間加重的傾向，活動後可部分緩解。隨著病變的不斷發展，癥狀漸成持續性，更具有機械性特征。
肺癌骨轉移多為溶骨性破壞，小細胞未分化癌及少數腺癌可表現為成骨性破壞。癌患者的高鈣血癥主要並非由於骨轉移所致的破骨細胞活性增大引起骨骼中鈣進入細胞外液所致，可能是由腫瘤所分泌的PTHrP等所致，與骨轉移無關。
肺癌骨轉移癥狀的情況是，早期壹般無任何癥狀，骨同位素掃描可發現有病變的骨骼。骨轉移癥狀與腫瘤轉移的部位、數量有關，如肺癌肋骨轉移引起的胸痛，多表現為胸壁部位局限的、有明確壓痛點的疼痛。
研究表明，骨內神經產生多種神經肽類物質如降鈣素基因相關蛋白，這類物質參與疼痛的調節和骨的代謝。腫瘤溶骨性破壞降低了骨的強度和硬度，而且增加了張力，導致了所謂的機械性骨痛。治療過程中腫瘤縮小則以機械性骨痛為主，病理性骨折甚至移位可能出現於此時。