Ból i obrzęk kolana są najczęściej spowodowane urazem kolana. Inne przyczyny to zapalenie stawów, zapalenie kaletki, większe lub mniejsze urazy więzadeł, rozdarcie chrząstki i torbiel Bakera. Mniej powszechne przyczyny bólu i obrzęku kolana obejmują choroby autoimmunologiczne, takie jak łuszczyca; w rzadkich przypadkach może to być wynikiem zakrzepu krwi lub raka. Wiedza o tym, czy ból kolana występuje po jednej czy po obu stronach, czy jest przemijający czy stały, dostarcza lekarzowi wskazówek wskazujących na prawidłową diagnozę. Podczas gdy osoba powinna skonsultować się z lekarzem, gdy wystąpi ból i obrzęk kolana, odpoczynek i opieka domowa zwykle pozwalają na samoistne ustąpienie bólu kolana.
Kolano może ulec uszkodzeniu w wyniku przeciążenia, złego obuwia, złej formy sportowej lub potknięć i upadków. Urazy kolana zwykle dotyczą tylko jednego kolana i często obejmują więzadło krzyżowe przednie lub więzadło poboczne przyśrodkowe. Urazy te mogą być prostymi nadwyrężeniami i skręceniami lub mogą być na tyle poważne, że powodują wewnętrzne krwawienie w kolanie, zwiększając ból i obrzęk kolana. U biegaczy lub narciarzy może wystąpić zapalenie ścięgien, czyli zapalenie ścięgien wokół kolana. Skręcenie lub nadmierne zgięcie kolana może spowodować rozdarcie łąkotki, podczas gdy w momencie urazu może wystąpić uczucie trzaskania, a staw kolanowy będzie wielokrotnie blokowany z bólem i obrzękiem.
U wysportowanych nastolatków powtarzające się drobne urazy mogą powodować ból i obrzęk wokół kolana. Ten stan nazywa się chorobą Osgood-Schlattera i występuje najczęściej u chłopców w wieku od 10 do 15 lat, którzy uprawiają sport. Zapalenie kaletki, czyli kolano pokojówki, wynika z nadmiernego okresu ucisku kolan i występuje przy pracach wymagających klęczenia, takich jak układanie dywanów, sprzątanie czy układanie płytek. Czasami urazy kolana wymagają operacji, chociaż kontuzje kolana często ustępują po odpoczynku i leczeniu, takim jak paracetamol lub ibuprofen.
Kilka postaci zapalenia stawów może powodować ból i obrzęk kolana. Reumatoidalne zapalenie stawów jest chorobą autoimmunologiczną, która może zaatakować każdy staw ciała, a wiele stawów jest często dotkniętych jednocześnie. Choroba zwyrodnieniowa stawów występuje od całego życia i jest powszechna w podeszłym wieku. Dna moczanowa jest formą zapalenia stawów, która wynika z odkładania się kryształów kwasu moczowego w stawach. Dna rzekoma jest podobna, z wyjątkiem tego, że w płynie stawowym tworzą się kryształy pirofosforanu wapnia; najczęstszym stawem dotkniętym dną rzekomą są kolana.
Opuchlizna za kolanem, która przypomina balon z wodą, może być torbielą Bakera. Ta torbiel powstaje z nadmiaru mazi stawowej, płynu, który smaruje kolano. Może być bolesny z obrzękiem lub bezbolesny bez innych objawów. Torbiele Bakera mogą towarzyszyć zapaleniu stawów i urazom, takim jak łzy łąkotki.
Choroby autoimmunologiczne, które powodują rozległe zapalenie ogólnoustrojowe, mogą również powodować ból i obrzęk kolana. Łuszczyca to choroba, w której na skórze pojawiają się czerwone, swędzące i łuszczące się plamy. Pacjenci z łuszczycą mogą również rozwinąć łuszczycowe zapalenie stawów obejmujące oba kolana. Toczeń i choroba Leśniowskiego-Crohna mogą również powodować bolesne, opuchnięte kolana.
Rzadziej ból kolana i obrzęk mogą wskazywać na poważny stan. Ból kolana może być objawem zakrzepu krwi w nodze lub zakrzepicy żył głębokich. Infekcji stawu kolanowego zwykle towarzyszy ból, obrzęk i gorączka. Guzy kości mogą również objawiać się bólem i obrzękiem kolana.