Onderzoek heeft uitgewezen dat 30% van de fibromyalgie-patiënten op het moment van het stellen van de diagnose last hebben van een depressie. De stress van de constante pijn en vermoeidheid die gepaard gaat met fibromyalgie kan leiden tot angstgevoelens en sociaal isolement, wat weer tot een depressie kan leiden. Het is echter ook mogelijk dat angst en depressie tot fibromyalgie kunnen leiden. Het mogelijke verband tussen fibromyalgie en depressie is echter niet altijd even voor de hand liggend.

Sommige onderzoekers suggeren dat een depressie aanleiding geeft tot chemische wijzigingen in de hersenen. Volgens een andere theorie zou er sprake kunnen zijn van afwijkingen in het zenuwstelsel. Door deze afwijkingen zouden er substanties vrij kunnen komen die de gevoeligheid aan pijn verhogen. Het gevolg zou dan fibromyalgie zijn, met een combinatie van chronische pijnen en depressie.

De depressie zou dus eerst komen, zodat het belangrijk is om een depressie tijdig te (h)erkennen.