Để xác định nguyên nhân gây ra đau lưng, các bác sĩ cần xem xét toàn diện các yếu tố bệnh sử, bao gồm: độ tuổi, vị trí, hướng lan của cơn đau, ảnh hưởng của vận động vùng lưng hoặc chi dưới và tiền sử chấn thương.
Đau căng cơ thắt lưng cấp là do tình trạng cơ bị căng giãn quá mức hoặc quá sức; đặc trưng bởi cơn đau khởi phát đột ngột, thường liên quan đến các động tác xoay, vặn, nâng hoặc sau các hoạt động thể lực bất thường. Cơn đau thường khu trú ở vùng thắt lưng cùng. 
Đau do căng cơ và đau lưng cơ năng (do tư thế) thường được mô tả là đau mơ hồ, dai dẳng kéo dài nhiều tuần, kèm theo co cứng cơ cạnh sống. Bệnh nhân thường khó định vị chính xác điểm đau nhất, mặc dù cơn đau thường tập trung ở vùng thắt lưng. Cơn đau có thể xuất hiện ngay lập tức hoặc từ từ sau chấn thương. Cơn đau thường lan đến vùng thắt lưng và đôi khi đến mông, nhưng hiếm khi lan xuống chi dưới. Hướng lan này không phải lúc nào cũng gợi ý tình trạng chèn ép rễ thần kinh. Đặc điểm gợi ý là đau nhiều vào buổi sáng (khi ngủ dậy), giảm dần khi vận động nhẹ trong ngày. Khi thăm khám, có thể ghi nhận tăng trương lực các cơ cạnh sống (ấn vùng cạnh cột sống có cảm giác cơ căng cứng như khúc gỗ).
Đau thắt lưng do thoái hóa khớp cột sống thắt lưng (thoái hóa hệ thống dây chằng và sụn khớp cột sống) thường khởi phát từ từ, đau tăng dần, không nhất thiết liên quan đến hoạt động thể lực cấp tính do bản thân tình trạng đau lưng đã hạn chế các động tác của cột sống. Thường kèm theo triệu chứng đau và cứng khớp lưng vào buổi sáng, nhưng cơn đau sẽ giảm dần trong ngày. Cơn đau mang tính chất tại chỗ, không lan đến vùng đùi, cẳng chân, gối. Co cứng cơ cạnh sống có thể ghi nhận nhưng không điển hình như trong đau do căng cơ.
Nhiều bệnh nhân bị thoát vị đĩa đệm có tiền sử các đợt đau lưng không nặng như trong đau căng cơ. Cơn đau thường khởi phát đột ngột, lan đến mông, xuống mặt sau bên của chi dưới, và đôi khi lan đến bàn chân. Cơn đau do thoát vị đĩa đệm có tính chất đau rễ thần kinh (radicular pain) rất khó chịu, có thể mô tả như đau chói, nhức, lan dọc theo đường đi của rễ thần kinh; có thể kèm theo dị cảm và yếu cơ (do chèn ép rễ thần kinh). Hơn 90% các trường hợp thoát vị đĩa đệm vùng thắt lưng xảy ra ở L4-L5 hoặc L5-S1. Nếu có chèn ép rễ thần kinh, các triệu chứng thần kinh (rối loạn cảm giác, yếu cơ hoặc giảm phản xạ) có thể được phát hiện. Bệnh nhân cũng có thể đau khi ấn vùng khuyết ngồi.
Đau lưng trong bệnh lý khớp cùng chậu thường khu trú ở vùng sau, ngay vị trí khớp cùng chậu. Trong viêm khớp cùng chậu, cơn đau có thể luân phiên giữa hai bên, lan lên vùng thắt lưng và mông, và có thể lan xuống mặt sau đùi. Cơn đau do viêm khớp cùng chậu không có đặc điểm đau theo vùng phân bố rễ thần kinh. Thăm khám lâm sàng có thể phát hiện điểm đau tại vùng khớp cùng chậu.
Đau thắt lưng cũng có thể là biểu hiện của hội chứng ruột kích thích (IBS), thường nằm trong bệnh cảnh của tình trạng đau cơ do yếu tố tâm lý. Trong những trường hợp này, thường kèm theo đau vùng giữa lưng dọc theo các cơ cạnh sống, phối hợp với các triệu chứng khó chịu vùng bụng và các dấu hiệu khác của IBS. Cơn đau này không lan xuống chi dưới. 
Cơn đau quặn thận cấp tính thường biểu hiện ở vùng hông lưng, lan ra phía trước bụng đến vùng bẹn cùng bên. Bệnh nhân thường mô tả cơn đau di chuyển dần từ vùng hông xuống vùng bẹn. Trong cơn đau quặn thận, nghiệm pháp Lasègue thường âm tính. Nghiệm pháp rung thận dương tính, các dấu hiệu kích thích bàng quang, và hồng cầu niệu trong xét nghiệm tổng phân tích nước tiểu củng cố chẩn đoán này.
Một số bệnh nhân trầm cảm có thể biểu hiện đau lưng mạn tính. Cơn đau thường được mô tả có tính chất lan tỏa hai bên, với cảm giác căng tức khó chịu. Mức độ đau thường thay đổi theo trạng thái tinh thần.
Nếu đau lưng lan theo khoanh da (dermatome), xuất hiện sau đợt bệnh có ban tổn thương da, và khu trú một bên cơ thể, cần nghĩ đến di chứng của Herpes zoster.