Patofisiologi radikulopati lumbar bergantung pada penyakita yang mendasarinya. Secara umum, radikulopati lumbar dapat timbul akibat kompresi, iritasi, atau inflamasi pada saraf lumbar dan radiksnya. Pola penyebaran akan sesuai dengan dermatoma atau miotoma yang terlibat.

Diskus intervertebralis terdiri dari anulus fibrosus di bagian luar dan nukleus pulposus yang teksturnya seperti gel di bagian dalam. Bagian luar dari anulus fibrosus terletak di antara badan vertebra dan mengakomodasi ujung saraf nosiseptif dan proprioseptif. Bagian ini juga memberikan kelenturan pada diskus intervertebralis. Bagian dalamnya akan membungkus nukleus pulposus dan memberikan kekuatan ekstra pada diskus intervertebralis ketika terjadi kompresi.

Pada orang sehat, lebih dari 70% beban tekanan di diskus intervertebralis terjadi pada nukleus, yang merupakan dua pertiga bagian dari keseluruhan diskus intervertebralis. Nukleus terdiri dari makromolekul proteoglikan yang mampu menyerap air dengan kapasitas sebesar 250% dari beratnya. Seiring dengan bertambahnya usia, kandungan air berkurang, sehingga diskus intervertebralis menjadi mudah terkena mikrotrauma dan menyebabkan robekan pada anulus fibrosus. Robekan ini dapat menyebabkan keluarnya material ke dalam spasium epidural dan menyebabkan kompresi atau iritasi pada saraf sekitarnya. Manifestasi klinis yang paling banyak muncul adalah nyeri punggung bawah.[1,3]