Thoát vị đĩa đệm có thể gây ra các triệu chứng thần kinh như: đau thần kinh tọa, dị cảm, rối loạn cảm giác (tê bì, giảm hoặc mất cảm giác), yếu liệt cơ. Nếu có chèn ép các rễ thần kinh vùng chùm đuôi ngựa, có thể dẫn đến hội chứng chùm đuôi ngựa, một cấp cứu ngoại khoa hiếm gặp. Hội chứng này biểu hiện với các dấu hiệu bao gồm đau vùng thắt lưng trung tâm, yếu liệt hai chân, rối loạn cảm giác vùng đáy chậu (tê vùng cùng cụt/quanh hậu môn), rối loạn chức năng bàng quang (bí tiểu, tiểu không tự chủ) và/hoặc ruột (mất kiểm soát cơ vòng hậu môn), và rối loạn cương dương.
Đau thắt lưng kèm với dịch tiết âm đạo bất thường gợi ý nguyên nhân bệnh phụ khoa. Đau lưng kèm tiểu buốt, khó tiểu gợi ý viêm tiền liệt tuyến ở nam, gợi ý viêm bàng quang, niệu đạo nếu ở nữ. 
Cần chú ý đến các dấu hiệu báo động (red flags) của các nguyên nhân nguy hiểm. Ung thư hoặc bệnh lý nhiễm trùng cột sống cần được chẩn đoán phân biệt nếu có sụt cân không rõ nguyên nhân, suy giảm miễn dịch, nhiễm trùng tiểu gần đây, tiền sử tiêm chích ma túy tĩnh mạch, sử dụng corticosteroid kéo dài, bệnh nhân trên 50 tuổi, hoặc đau lưng không giảm khi nghỉ ngơi. Gãy xương cột sống cần chẩn đoán phân biệt nếu có tiền sử chấn thương, tiền sử loãng xương, hoặc đang sử dụng corticosteroid kéo dài. Hội chứng chùm đuôi ngựa hoặc các bệnh lý thần kinh nghiêm trọng khác cần được ưu tiên chẩn đoán phân biệt nếu có bí tiểu cấp tính, tiểu không tự chủ, mất kiểm soát cơ vòng hậu môn, tê vùng đáy chậu (mông – bẹn), hoặc yếu liệt cơ tiến triển ở hai chân.