天气寒冷时膝盖疼痛通常与关节受凉有关，但并非单纯由低温直接导致，可能涉及关节退变、炎症反应或血液循环变化等因素。
寒冷刺激可能引发膝关节周围肌肉和血管收缩，导致局部血液循环减慢，关节滑液黏稠度增加，从而加重关节僵硬和疼痛感。存在骨关节炎或滑膜炎的人群，关节软骨磨损或滑膜炎症在低温环境下症状更易被激发。部分研究认为寒冷会降低痛阈，使原本存在的轻微关节不适被放大感知。
少数情况下，膝关节对寒冷异常敏感可能与自身免疫性疾病相关，如类风湿关节炎患者在气温骤降时可能出现关节症状加重。长期暴露于湿冷环境也可能诱发膝关节滑囊炎，表现为局部肿胀和压痛。
建议寒冷季节注意膝关节保暖，穿戴护膝或使用发热贴片，避免长时间处于湿冷环境。适度进行股四头肌等长收缩锻炼增强关节稳定性，体重超标者需控制体重减轻关节负荷。若疼痛持续超过两周或伴随关节红肿热痛，应及时就诊风湿免疫科或骨科排查病理性因素。日常可尝试40℃左右热敷缓解症状，但急性肿胀期应改为冰敷。