Występowanie kliniczne Hiperalgezja może występować w przebiegu różnych stanów związanych z uszkodzeniem lub zmianą funkcjonowania układu nocyceptywnego. Obserwuje się ją między innymi w bólu zapalnym i neuropatycznym, a zwiększona wrażliwość bólowa może również towarzyszyć stanom, w których istotną rolę odgrywa sensytyzacja ośrodkowa.
W bólu neuropatycznym hiperalgezja i allodynia należą do objawów dodatnich zaburzeń czucia. Ich rozmieszczenie jest zazwyczaj związane z obszarem unerwienia uszkodzonej lub chorej struktury układu somatosensorycznego, choć zwiększona wrażliwość może niekiedy wykraczać poza ten obszar.
Ocena Hiperalgezję można oceniać klinicznie poprzez porównanie odpowiedzi bólowej na standaryzowane bodźce w różnych obszarach ciała lub względem oczekiwanej odpowiedzi w danej populacji.
W badaniach klinicznych i naukowych stosuje się także ilościowe badanie czucia (ang. quantitative sensory testing, QST), w którym określa się między innymi progi bólu i zależność pomiędzy natężeniem kontrolowanego bodźca a natężeniem odczuwanego bólu.