膝关节骨关节炎是骨关节结构的广泛性退变，也就是说参与构成膝关节的结构都发生退变性损伤。表现为关节软骨的变性：软骨变薄、糜烂、碎裂、剥脱，掉下的软骨、骨软骨即形成游离体，如同轴承中破碎的滚珠一样，当关节屈伸活动时会突然出现“卡住”的现象即绞锁。软骨下骨皮质外露，伴有骨质囊变、硬化、骨赘形成，半月板损伤、韧带松弛、磨损、关节滑膜增生、渗出、关节肿胀等，晚期导致关节畸形、僵直、丧失活动能力。
 
疼痛：特点为活动多时疼痛加重，休息减轻，再活动时仍可疼痛，甚至更重。上下楼梯尤为困难，只能用好腿或症状轻的一条腿一登一登上下楼梯，而不能像正常人一样两腿交替上下楼梯，往往是下楼梯比上楼梯更困难。关节扭伤、着凉、过劳常可诱发或加重关节疼痛。疼痛严重者腿不能活动，而且影响睡眠。
 
关节肿胀：关节肿胀来源于滑膜增生和关节内积液，初期常因扭伤，着凉而发作，以后将变为持续性肿胀。关节活动时有磨擦感或听着弹响。
 
膝软：也叫打软腿。为行走中膝关节突然发软，欲跪倒或摔倒的现象，可伴有剧痛。“胶着”现象：即关节在某一位置较长时间静止不动之后，再活动时非常疼痛，屈伸不能，必须缓慢地逐渐活动一会之后，“胶着”现象才会消失，膝关节才能屈伸运动。如坐公共汽车，往往需要提前一站，病人就得站起活动关节，才能下得汽车。
 
绞锁：是指在行走等运动过程中，膝关节突然被锁在某一位置上不能运动，像有东西将关节“卡住”一样，常需要试探着将关节摇摆屈伸，往往在感到“咯噔”响后，关节才恢复原先的活动。关节软骨剥脱形成的游离体及破裂的半月板是引起关节绞锁的常见原因。
 
关节功能障碍：由于软骨破坏、骨赘形成、滑膜增生，导致膝关节不能完全伸直，屈曲也不完全，不能下蹲和持重，甚至坐便都困难。关节畸形：随着病程进展，膝关节变粗大，出现畸形，如“Ｏ”型腿等。