末梢神経束の周辺に局所麻酔薬を注入して、疼痛刺激の神経伝達をブロックする方法である。ペインクリニックや周術期の鎮痛目的で行われる。麻酔薬としては、リドカイン、メピバカイン、ロピバカインを用いることが多い。手術を行う目的部位の知覚を支配する神経を同定してブロックを行うことで、部位を限局した痛覚鈍麻が得られる。
特に上肢の知覚を支配する腕神経叢に対してブロックを行う腕神経叢ブロックは広く行われており、侵襲の程度が大きくなければ、全身麻酔を行わず、腕神経叢ブロック単独で上肢の手術を行うことも可能である。
解剖学上の神経走行を捉えるランドマーク法に端を発し、登場した当時は確実性にやや乏しい点もあった。その後、神経を微弱な電流で刺激して筋収縮を確認する方法で、神経局在を把握して行う神経電気刺激法が発達したために普及した。さらに近年は超音波検査装置を利用し神経を同定する、超音波ガイド下神経ブロックが行われるようになった。 硬膜外麻酔、脊椎麻酔が利用できない症例（適応外症例：血液の凝固機能の異常がある、もしくは抗凝固薬・抗血小板薬を使用中もしくは使用予定）に対しても活用することが出来、周術期における疼痛管理として麻酔科学領域におけるトピックになっている。
脊椎麻酔（脊髄くも膜下麻酔）.
硬膜外麻酔.
硬膜外腔への穿刺部位を変えることで目的とする区域のみに限定して除痛を行うことが可能なため、脊髄くも膜下麻酔では困難な胸部や上腹部の手術にも用いることができる。さらに注入カテーテルを硬膜外腔に留置して局所麻酔薬を追加することによって、より長時間除痛を行うことも可能で、胸部・腹部・下肢手術が可能である。
硬膜外麻酔は全身麻酔と併用することで全身麻酔に必要な鎮痛薬の使用量を減ずることも可能である。欠点としては、手技的にやや難しいこと、脊髄くも膜下麻酔に比べて多くの局所麻酔薬が必要となるので局所麻酔薬中毒がやや起こりやすいことが挙げられる。
適応.
急性痛.
急性痛は、外傷、手術、感染症、血行障害など、組織が傷害を受けた際に発生することがある。医療現場では、その生理的警告機能が不要になった時点で痛みを緩和することが望まれる。患者の快適さを向上させるだけでなく、疼痛療法は未治療の疼痛がもたらす有害な生理的転帰を軽減することができる。