Beaucoup de travaux de recherche ont été menés sur la fibromyalgie. Les plus intéressants ont exploité les ressources de l'imagerie fonctionnelle cérébrale. Cette technique a déjà permis de valider l'hypothèse selon laquelle les patients atteints de fibromyalgie ont un abaissement du seuil de sensibilité douloureuse.
Lorsqu'on exerce une pression modérée sur les zones sensibles, les patients atteints de fibromyalgie répondent à cette stimulation alors que chez les sujets normaux, les centres de traitement de la douleur au niveau cérébral – l'insula, l'opercule – ne sont pas activés.
D'autres anomalies ont été constatées à l'imagerie par résonance magnétique (IRM) fonctionnelle : une hyperexcitabilité des neurones, une déficience des voies descendantes inhibitrices de la douleur périphérique, ainsi que des anomalies de la connectivité entre les aires de gestion de la douleur et les aires sensori-motrices.
La difficulté vient de ce que tous les travaux ne sont pas concordants. Les anomalies ne sont jamais observées de manière constante chez les patients. Quand elles le sont, nous ne savons pas toujours si elles sont une cause ou une conséquence. Malgré les progrès scientifiques, nous n'avons toujours pas d'explication claire et nette du phénomène. Ces différences observées chez les fibromyalgiques ont toutefois le mérite de suggérer une assise physiopathologique de ce syndrome, quel que soit le mécanisme exact. Il semble de plus en plus probable que la fibromyalgie relève d'une anomalie centrale cérébrale de la gestion de la douleur.
D'autres travaux orientent vers d'autres voies mais ils n'ont pas reçu de confirmation.