生物学的に「痛み」を論じる際、専門家が明確に区別するのが「侵害受容（ノシセプション）」と「主観的な痛み（ペイン）」の2段階です。侵害受容とは、熱や有害な化学物質、強い圧力といった組織を破壊する刺激を検知し、反射的に逃避する身体のセンサー機能を指します。対して私たちが通常「痛い」と感じる体験は、大脳皮質などの高度な中枢神経系が刺激を情動（不快感や苦痛、恐怖）として処理することで初めて成立します。
この前提に立ったとき、「痛覚受容器そのものを持たない」あるいは「情報を受け取る神経系が存在しない」生物は明確に分類されます。その筆頭が単細胞生物（アメーバやゾウリムシなど）です。彼らは単一の細胞内で刺激に対して走化性（化学物質などから逃げる反応）を示しますが、神経細胞を持たないため痛覚という知覚システムそのものが成立しません。
多細胞動物の中で最も原始的な海綿動物（カイメン）も同様です。海綿動物は筋肉や神経細胞、感覚受容器を持たず、細胞同士の緩やかな連携のみで生息しています。体を切り取られても神経学的な意味での痛みを感じることは構造上あり得ません。また、刺胞動物であるクラゲには散在神経系と呼ばれる網目状の神経ネットワークが存在するものの、特定の刺激を痛覚として統合処理する中枢器官（脳）や痛覚専用の受容器は確認されていません。さらに、土壌や海洋に無数に生息する線形動物（線虫など）も原始的な神経系は有していますが、痛みを感情として知覚する複雑な中枢システムは持たないと結論付けられています。
