1920年（大正9年）、当時の上新川郡農会長であった金岡又左衛門が農商務大臣山本達雄と富山県知事東園基光に神岡鉱業所の鉱毒除去の建議書を提出したのが神通川流域の鉱毒被害の表面化の始まりである。建議書には「神岡鉱業所事業の勃興に伴い、土砂に流入する田地の稲は発育に変調をきたし、完全に登熟しない。鉱山経営者に対し除害施設を講ぜしめられたい。」と訴えられている。その後も同様に要望が婦負郡農会や富山県会からも出たため、東京鉱務署の調査があり、神岡鉱業所に廃砕・廃水処理の改善が命じられた。また、富山県は災害対策費として1ヶ所2円の県費補助金を出して、用水路幹線からの取水口に小沈殿池を設けさせて被害の軽減に努めた。これによって一時的に効果をあげたが、満州事変や日中戦争などに伴い神岡鉱業所が増産体制に入ったり、何度かの出水で小沈殿池が流されたり、埋没したりして以前にも増して泥や砂など流入が激しくなった。1948年（昭和23年）、熊野村（現:富山市婦中町）など3町4村の農家が神通川鉱毒対策協議会を結成。富山県を通じて交渉し、1951年（昭和26年）に神岡鉱業所が農業協力費を関係市町村へ支払うことになった。しかし、原因は解明されないままであった。
神岡鉱山から排出されたカドミウムが神通川水系を通じて下流の水田土壌に流入・堆積して起きる。汚染実態を把握するため、富山県は1971年から1974年にかけ、「農用地汚染防止法」に基づいて、最密検査と補足検査を実施した。汚染面積は神通川左岸で1,480ha、右岸で1,648haの計3,128haで、そのうち1,500.6haが対策地域に指定された。カドミウム汚染田は、神通川によって形成された扇状地にある。右岸は熊野川、左岸は井田川に囲まれる範囲で、八尾町（現:富山市八尾町）以外の地域は「イタイイタイ病指定地域」に含まれる。対策地域内の平均カドミウム濃度は表層土で1.12ppm、次層土で0.70ppmと、深くなるにつれて濃度は低下する。特に、上流部に分布する洪積扇状地では、平均2.0ppmと非常に濃度が高い。土壌中のカドミウム濃度と玄米中カドミウム濃度の間には相関関係が認められず、土壌中のカドミウム含量が低くても高濃度の汚染米が出現しやすい。上記の調査では、食品衛生法の基準である玄米中のカドミウム汚染米が230地点の水田で検出されていることから、これらの水田では、三井金属鉱業の補償によって作付けが停止されてきた。また、カドミウム濃度が0.4ppm以上1.0ppm未満の米は、政府が「準汚染米」として全て買い上げている。買い上げ後は食用にしないで破砕し、ベンガラで着色し、工業用糊の原料として売却されていた。
神通川下流域である富山県婦負郡婦中町（現・富山市）において、1910年代から1970年代前半にかけて多発した。病名の由来は、患者がその痛みに「痛い、痛い!」と泣き叫ぶことしかできなかったから。1955年（昭和30年）に地元の開業医である萩野昇を地元『富山新聞』記者の八田清信が取材に訪れた際、看護婦が患者を「イタイイタイさん」と呼んでいると聞き、「そのままいただいて『いたいいたい病』としては?」と提案したことによる。1955年（昭和30年）8月4日の同紙社会面で初めて病名として報じられた。
イタイイタイ病（イタイイタイびょう）とは、岐阜県の三井金属鉱業神岡事業所（神岡鉱山）による鉱山の製錬に伴う未処理廃水により、神通川下流域の富山県で発生した公害で、日本初の公害病で四大公害病の一つである。略してイ病ともいう。日本語の音を写した 英語: “Itai-itai disease” として『オックスフォード英語辞典』など世界の多くの辞書に記載され、そのまま英語になっている。
若者特に10代から20代の女性に圧倒的な支持を得て書籍、映像作品共に高い評価を受けた。性経験をかっこいいと思わせる小説を中学生に読ませるべきではないという意見や、一見すると不幸の連続のようだが実はそうでもなく、主人公の自己肯定に終始しているといった批判もあり、杉浦由美子は後者について、『恋空』は読んで元気を出すための自己啓発書のような消費のされ方をしたともいえると述べている。社会学者の宮台真司は自身のブログで本作品の映画版について、わざと短絡的につくった映画としか思えず年長者の自分からは理解できないとしたうえで、本作では時間の堆積が与える関係性が欠落し、そこには図書館で性交すれば妊娠して突き飛ばされれば流産する、というような脊髄反射だけが描かれており、単なる「死にオチ」の駄作では片づけられないとしている。これに対して批評家の濱野智史は、この作品の登場人物は脊髄反射的な携帯電話への反応に追われて内面性を失っているため「限定されたリアル」しか描かれていないように思えるが、例えば「届いたメールが非通知かどうか」「送ったメールの返事がくるまでの時間はどれくらいか」といったような携帯電話の操作ログを追跡しその行動をとった背景を考えながら読めば（内面性の深さが読み取れるわけではないものの）無数の行間的表現がちりばめられていることが読み取れると指摘している。そして、作品に刻み込まれた無数のケータイの操作ログの集積が、ストーリーの水準ではなくケータイ利用のリテラシーの水準で「リアルさ」を保障しているのだとして、そのことをゲーム的リアリズムをもじって「操作ログ的リアリズム」と呼んでいる。文芸評論家の福嶋亮大は、前述の濱野智史の議論を受けて、携帯電話の着信に対する操作というリアルタイム性（正史）と、PHSというやや古いツールによる制約や「♪ピロリンピロリン♪」という着信音がかもし出すレトロな雰囲気（偽史）という二重性が『恋空』には存在するとし、それを「偽史的想像力」と呼んでいる。