Người bị thoái hóa khớp gối thường có cảm giác đau vùng khớp gối, lúc đầu đau nhẹ, đau chủ yếu về đêm. Đau có tính chất cơ học, đau nhiều khi đi lại, dần dần đau tăng lên ngay cả khi nghỉ ngơi vào ban đêm (có thể đau 1 hoặc cả 2 bên khớp gối). Đôi khi cảm giác cứng khớp khi không vận động (hay gặp vào buổi sáng). Khi cử động, đi lên xuống có tiếng lạo xạo trong khớp, sờ thấy phì đại xương, không có biểu hiện viêm tấy đỏ vùng gối.

Trên hình ảnh X-quang thấy hẹp khe khớp không đồng đều, dấu hiệu chứng tỏ mòn sụn khớp; gai xương mọc có hình thô và đậm đặc ở phần tiếp giáp giữa xương và sụn; trên phim chụp cắt lớp vi tính CT Scanner có thể phát hiện những tổn thương nhỏ của sụn khớp và phần xương dưới sụn. Người bệnh có thể được chỉ định nội soi khớp. Đây là phương pháp chẩn đoán thoái hóa khớp chính xác nhất, có thể nhìn thấy trực tiếp các thương tổn sụn ở các mức độ khác nhau, đồng thời phối hợp điều trị phẫu thuật nội soi khớp gối.