Chronische Schmerzen und Schlafstörungen sind zwei eng miteinander verbundene Probleme der öffentlichen Gesundheit. Sie beeinflussen nicht nur die Lebensqualität sowie die geistige und körperliche Gesundheit der Patienten erheblich, sondern erhöhen auch die wirtschaftliche Belastung für Familie und Gesellschaft. Über 50 % der Patienten mit chronischen Schmerzen leiden gleichzeitig an Schlafstörungen. Lang anhaltende Schmerzen und Schlafmangel können zu Depressionen, Angstzuständen und sogar zu einem erhöhten Suizidrisiko führen. In den letzten Jahren haben fortschrittliche Technologien wie die funktionelle Magnetresonanztomographie und die Optogenetik die Forschung zu den Mechanismen chronischer Schmerzen und Schlafstörungen vertieft. Es bestehen multiple Überschneidungsmechanismen auf neurobiologischer, immunologischer, endokrinologischer und psychologischer Ebene, die eng miteinander verbunden sind und einen Teufelskreis bilden. Dieser Artikel untersucht fünf Ebenen: Veränderungen der Gehirnstruktur und -funktion, Ungleichgewicht der Neurotransmitter, Entzündungen des Nervensystems, Dysregulation des autonomen Nervensystems und der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HPA) sowie genetische und epigenetische Veränderungen. Dabei wird ein multidisziplinärer Ansatz verfolgt, um die Mechanismen der Komorbidität von chronischen Schmerzen und Schlafstörungen zusammenzufassen und als Referenz für zukünftige Forschungen zu spezifischen therapeutischen Zielen und personalisierten Behandlungen zu dienen.