膝関節は「関節包」と呼ばれる袋で密閉されており、その内側にある滑膜から関節液（滑液）が分泌されています。正常な状態であれば、関節液は淡黄色で透明、粘り気があり、関節内にわずか1〜3ミリリットル程度しか存在しません。軟骨への栄養供給と摩擦を減らす潤滑油の役目を果たしています。
しかし、関節内で炎症が発生すると、滑膜が刺激されて関節液を異常なペースで分泌し始めます。吸収能力を大幅に超えて関節腔内に10〜50ミリリットル以上も溢れ返った状態が、いわゆる「水が溜まった」状態です。体が傷口を冷やして守ろうとする防衛反応の一種ですが、内圧が高まることで周囲の神経や組織を圧迫し、強い苦痛をもたらします。
見逃してはならないのが膝に水が溜まったときの初期症状です。「歩行開始時に膝が突っ張る」「階段の昇り降りでお皿の奥に違和感がある」「正座をすると膝前面がパンパンに張る」といった兆候が現れます。お皿（膝蓋骨）の周りを指で軽く押した際、骨が浮いてコツコツと底に当たる感触（膝蓋跳動）があれば、水が溜まっている決定的証拠です。
