Nyeri lutut dan pembengkakan paling sering disebabkan oleh cedera pada lutut. Penyebab lainnya adalah radang sendi, radang kandung lendir, cedera ligamen besar atau kecil, tulang rawan robek dan kista Baker. Penyebab nyeri dan pembengkakan lutut yang kurang umum termasuk penyakit autoimun seperti psoriasis; dalam kasus yang jarang terjadi, itu bisa menjadi akibat dari bekuan darah atau kanker. Mengetahui apakah nyeri lutut ada di satu sisi atau kedua sisi, dan apakah itu sementara atau konstan memberi dokter petunjuk yang menunjukkan diagnosis yang benar. Sementara seseorang harus berkonsultasi dengan dokter setiap kali ada rasa sakit dan bengkak di lutut, istirahat dan perawatan di rumah biasanya memungkinkan nyeri lutut untuk sembuh dengan sendirinya.
Lutut dapat terluka karena penggunaan yang berlebihan, alas kaki yang buruk, bentuk atletik yang buruk, atau tersandung dan jatuh. Cedera lutut biasanya hanya mengenai satu lutut dan sering melibatkan ligamen anterior cruciatum atau ligamen kolateral medial. Cedera ini bisa berupa ketegangan dan keseleo sederhana atau cukup parah sehingga mengakibatkan pendarahan internal di lutut, meningkatkan nyeri lutut dan pembengkakan. Pelari atau pemain ski dapat mengembangkan tendinitis, peradangan pada tendon di sekitar lutut. Memutar atau fleksi lutut yang berlebihan dapat menyebabkan robekan meniscal, sementara sensasi letupan dapat terjadi pada saat cedera dan sendi lutut akan berulang kali terkunci dengan rasa sakit dan bengkak.
Pada remaja atletik, cedera kecil yang berulang dapat menyebabkan nyeri dan pembengkakan di sekitar lutut. Kondisi ini disebut penyakit Osgood-Schlatter dan paling sering terlihat pada anak laki-laki usia 10 hingga 15 tahun yang terlibat dalam olahraga. Bursitis, atau lutut pembantu rumah tangga, hasil dari periode tekanan yang berlebihan pada lutut dan terjadi pada pekerjaan yang membutuhkan berlutut, seperti lapisan karpet, pembersih atau lapisan ubin. Kadang-kadang, cedera lutut memerlukan pembedahan, meskipun cedera lutut sering sembuh dengan istirahat dan pengobatan seperti asetaminofen atau ibuprofen.
Beberapa bentuk radang sendi dapat menyebabkan nyeri lutut dan pembengkakan. Rheumatoid arthritis adalah penyakit autoimun yang dapat mempengaruhi setiap sendi tubuh, dan beberapa sendi sering terkena pada waktu yang sama. Osteoarthritis terjadi dari keausan seumur hidup dan umum terjadi pada usia lanjut. Asam urat adalah bentuk radang sendi yang dihasilkan dari kristal asam urat yang menumpuk di persendian. Pseudogout serupa, kecuali kristal kalsium pirofosfat terbentuk dalam cairan sendi; sendi yang paling umum terkena pseudogout adalah lutut.
Pembengkakan di belakang lutut yang terasa seperti balon air mungkin merupakan kista Baker. Kista ini terbentuk dari kelebihan cairan sinovial, cairan yang melumasi lutut. Ini mungkin menyakitkan dengan pembengkakan, atau mungkin tidak menyakitkan tanpa gejala lain. Kista Baker dapat menyertai radang sendi dan cedera seperti robekan meniscal.
Penyakit autoimun yang menyebabkan peradangan sistemik yang meluas juga dapat menyebabkan nyeri lutut dan pembengkakan. Psoriasis adalah penyakit di mana kulit mengembangkan bercak merah, gatal dan bersisik. Pasien psoriasis juga dapat mengembangkan arthritis psoriatik yang mempengaruhi kedua lutut. Penyakit Lupus dan Crohn juga dapat menyebabkan lutut bengkak dan nyeri.
Lebih jarang, nyeri lutut dan pembengkakan dapat mengindikasikan kondisi serius. Nyeri lutut mungkin merupakan gejala dari bekuan darah di kaki, atau trombosis vena dalam. Infeksi pada sendi lutut biasanya disertai nyeri, bengkak dan demam. Tumor tulang juga dapat muncul sebagai nyeri dan pembengkakan di lutut.