La percepción del dolor constituye una experiencia sensorial subjetiva que se encuentra modulada por componentes emocionales y cognitivos. A partir de esta perspectiva, se pretende ofrecer una visión general sobre el funcionamiento cerebral que subyace a la percepción puntual del dolor, así como a la experiencia continuada del dolor de forma crónica. En particular, se presentan datos de nuestra investigación en los que examinamos la modulación de la actividad cerebral en pacientes con dolor crónico a partir de diferentes variables cognitivas y emocionales. Asimismo, se presentan brevemente las técnicas de registro cerebral y manipulación conductual que utilizamos en nuestros trabajos. Por último, se discute un modelo teórico que permita entender los cambios conductuales y fisiológicos que se producen en los pacientes que padecen dolor crónico desde una perspectiva psicofisiológica.