Ως χρόνιος πόνος χαρακτηρίζεται ο πόνος οποιασδήποτε αιτιολογίας ο οποίος διαρκεί πάνω από 3 μήνες με αποτέλεσμα να υποβαθμίζει τη λειτουργικότητα και την ποιότητα ζωής του ασθενούς. Όταν ο ασθενής με χρόνιο πόνο δεν ανταποκρίνεται στη φαρμακευτική αγωγή ή η δοσολογία της αγωγής αυξάνεται σε βαθμό που επιφέρει επιπλοκές, απαιτείται χειρουργική παρέμβαση από νευροχειρουργό εξειδικευμένο στην αντιμετώπιση του χρόνιου πόνου. Η σύγχρονη Νευροχειρουργική, προσφέρει θεραπεία με ελάχιστα επεμβατικές τεχνικές οι οποίες στοχεύουν στους νευροδιαβιβαστές του πόνου, προσφέροντας ανακούφιση. Ο χρόνιος πόνος μπορεί να οφείλεται σε διάφορες αιτίες. Μπορεί να πρόκειται για μετεγχειρητικό πόνο, καρκινικό πόνο, ημικρανίες, πόνο από απομυελινωτικές παθήσεις του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού, χρόνιο ριζιτικό σύνδρομο που προκύπτει από τραυματισμό του νωτιαίου μυελού, μυοσκελετικό πόνο από οστεοαρθρίτιδα ή ρευματικές παθήσεις ή ινομυαλγία ή εκφυλιστικές παθήσεις της σπονδυλικής στήλης. Χαρακτηριστικός και ιδιαίτερα έντονος είναι και ο πόνος των νευραλγιών όπως η νευραλγία τριδύμου και η μεθερπητική νευραλγία καθώς και ο πόνος από περιφερικές νευροπάθειες λόγο διαβήτη ή άλλων νοσημάτων. Χρόνιος πόνος μπορεί να προκύψει και μετά από εγκεφαλικό επεισόδιο ή περιφερικές αγγειοπάθειες. Σύνδρομα με χαρακτηριστικό χρόνιο πόνο είναι και το σύνδρομο πόνου μετά από επέμβαση στη πλάτη (Failed back syndrome) και το σύνθετο σύνδρομο περιοχικού πόνου (Αλγοδυστροφία Suddeck).

Η συντηρητική αντιμετώπιση χρόνιου πόνου γίνεται με χορήγηση αναλγητικών, αντιφλεγμονωδών, αντιεπιληπτικών, αντικαταθλιπτικών, οπιοειδών και άλλων φαρμάκων. Για τον περιορισμό την δοσολογίας φαρμάκων και των παρενεργειών τους, η σύγχρονη νευροχειρουργική προσφέρει τη δυνατότητα τοπικής, ενδορραχιαίας χορήγησης φαρμάκων με την εμφύτευση ειδικής υποδόριας αντλίας για την κατευθυνόμενη, σταδιακή έγχυση του φαρμάκου στο Νωτιαίο Μυελό και στις νευρικές ρίζες. Η τοποθέτηση της αντλίας αρχικά γίνεται δοκιμαστικά ενώ αν κριθεί απαραίτητη και εφόσον είναι καλά ανεκτή από τον ασθενή μπορεί να τοποθετηθεί μόνιμα. Η τοποθέτηση αντλίας ενέχει πάντα κίνδυνο για λοιμώξεις ή εκροή εγκεφαλονωτιαίου υγρού γι’ αυτό και η τοποθέτηση και ο τακτικός έλεγχος της λειτουργίας της πρέπει να γίνεται από εξειδικευμένο νευροχειρουργό.

Άλλη χειρουργική επιλογή για τη διαχείριση χρόνιου πόνου είναι η νευροδιέγερση ή η νευρόλυση αναλόγως του αιτίου που προκαλεί τον πόνο. Ο εν τω βάθει εγκεφαλικός ηλεκτρικός ερεθισμός ή νευροδιέγερση (deep brain stimulation – DBS) αποτελεί μια σύγχρονη νευροχειρουργική τεχνική για τη θεραπεία κινητικών διαταραχών που προκαλούν νευρολογικές και ψυχιατρικές παθήσεις όπως η Νόσος του Πάρκινσον, η δυστονία, ο ιδιοπαθής τρόμος, η σκλήρυνση κατά πλάκας, τα εγκεφαλικά ή επιληψία. Με την εν τω βάθει νευροδιέγερση (DBS) επιτυγχάνεται η διέγερση περιοχών του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνες για την κίνηση του σώματος, ώστε να μειώνονται τα ανεπιθύμητα συμπτώματα. Επίσης, μειώνεται η δοσολογία των φαρμάκων και των παρενεργειών τους βελτιώνοντας σημαντικά τη λειτουργικότητα και τη ποιότητα ζωής των ασθενών. Η νευροδιέγερση έχει σημαντικά ποσοστά επιτυχίας ως προς τη μείωση του νευρολογικού τρόμου και ελάχιστες πιθανότητες παρενεργειών. Η τεχνική της νευροδιέγερσης γίνεται με τον ασθενή σε εγρήγορση υπό τοπική αναισθησία. Κατόπιν μαγνητικής και αξονικής τομογραφίας στόχευσης που διασφαλίζει ακρίβεια χιλιοστού, γίνεται κρανοδιάτρηση και τοποθετούνται ηλεκτρόδια μέσω μικρών τομών στη κατάλληλη περιοχή του εγκεφάλου αναλόγως της πάθησης. Ακολουθούν οι δοκιμασίες ορθής λειτουργίας και στη συνέχεια ο ασθενής υποβάλλεται σε γενική νάρκωση ώστε να τοποθετηθεί ο νευροδιεγέρτης κάτω από το δέρμα της υποκλείδιας περιοχής. Με την εμφύτευση του νευροδιεγέρτη είναι εφικτή η συνεχής διέγερσή του με ρεύμα που προέρχεται από ειδική μπαταρία η οποία έχει τοποθετηθεί στο πρόσθιο θωρακικό τοίχωμα. Το ηλεκτρόδιο έχει τέσσερις πόλους που λειτουργούν ως άνοδος ή κάθοδος για την εκπομπή ή τη λήψη του ηλεκτρικού ερεθίσματος. Τα αποτελέσματα του DBS εξαρτώνται από το σημείο εμφύτευσης των ηλεκτροδίων. Ο μετεγχειρητικός πόνος είναι μικρός και αντιμετωπίζεται με αναλγητικά. Ο ασθενής αναχωρεί από την κλινική όταν ολοκληρωθούν οι αρχικές ρυθμίσεις του νευροδιεγέρτη, λίγες ημέρες μετά την επέμβαση. Εκτός του εγκεφάλου, αναλόγως μπορεί να γίνει νευροδιέγερση και των γαγγλίων των σπονδυλικών ριζών σε ασθενείς με χρόνιο πόνο μετά από επεμβάσεις σπονδυλικής στήλης και του νωτιαίου μυελού  για ασθενείς με χρόνιο πόνο στη σπονδυλική στήλη ή τη βουβωνική χώρα και τα κάτω άκρα. Σε κάθε περίπτωση ο διεγέρτης ελέγχεται και η λειτουργεία του προσαρμόζεται ανάλογα με τις ανάγκες του ασθενούς ενώ ο ασθενής εκπαιδεύεται στη σωστή λειτουργία του διεγέρτη ώστε να μπορεί να  ενεργοποιεί και να απενεργοποιεί με χειριστήριο το σύστημα.