痛经机制迄今为止尚无明确的统一意见，多数学者认识到原发性痛经的发生与子宫因素、内分泌因素、精神因素、遗传因素、生活习惯有关，而多种器质性妇科病会引起继发性痛经。
一、疾病因素：
如盆腔炎、子宫内膜异位症、子宫腙肌症、子宫肌瘤、子宫内放置宫内节育器等会引起患者出现继发性痛经。
二、非疾病因素：
1、子宫因素：子宫颈狭窄、子宫过度屈曲，导致子宫峡部的张力增高使经血流出不畅，以致经血潴留宫腔，刺激子宫收缩而引起痛经。内膜管型脱落也是引起原发性痛经的原因之一。子宫发育不良致子宫收缩不协调，可导致血管供血异常，子宫肌层组织缺血缺氧，引起子宫异常收缩而致痛经；
2、内分泌因素：
(1)前列腺素：子宫内膜中前列腺素增高是导致痛经的重要原因，排卵后在孕激素的作用下，子宫内膜合成和释放前列腺素明显增加，痛经患者子宫内膜和经血中前列腺素含量较正常妇女明显增高。人子宫内膜分泌前列腺素呈周期性变化，增殖晚期和分泌期前列腺素E2(PGE2)和前列腺素F2α(PGF2α)有2次峰值，月经期达高峰。痛经患者子宫内膜中前列腺素含量较正常妇女明显升高，且PGF2α/PGE2的比值升高更明显。主要是PGF2α作用于子宫肌层，使平滑肌收缩甚至痉挛，同时导致子宫内压升高，子宫血流量减少致子宫缺血缺氧而出现痛经。
(2)加压素：子宫肌层小血管对血管加压素的敏感性大于粗大的血管，加压素作用于子宫加压素受体，使子宫肌层活力增强和子宫收缩，尤其子宫肌束间小血管收缩，引起子宫局部缺血和疼痛。痛经患者对血管加压素的敏感性较高，加压素分泌可增加子宫收缩活性，加重痛经症状。
(3)催产素：催产素不仅直接作用于子宫肌细胞引起子宫收缩，同时还刺激内膜细胞释放PGs，建立适度的子宫收缩必须依靠催产素和PGs的相互协调来实现。痛经患者体内催产素含量较正常非妊娠妇女高。
(4)雌二醇与孕激素：黄体中期雌二醇高峰促进月经前期子宫内膜PGF2α的生成增加。孕激素可以促进雌二醇转化为无活性的雌酮，减少前列腺素的合成和降低子宫平滑肌舒缩活性而缓解痛经。国内有研究发现雌、孕激素与其受体结合，激活血清肥大细胞释放致痛物质，参与了痛经的发生。
(5)钙：应用钙离子通道阻滞剂治疗原发性痛经，如尼卡地平，收效较好，副作用小。应用镁制剂治疗也有较好效果，间接说明钙在原发性痛经中起一定作用。有排卵的月经周期发生痛经频率高，Ca2+在卵母细胞成熟中起重要作用，这种关联性可能暗示着Ca2+与原发性痛经有着微妙的联系，还有待于进一步研究。
3、精神因素：有研究发现痛经的女性在经期易出现心烦易怒(71.8%)，忧郁(45.4%)，神经过敏(28.7%)等负性情绪。这些不良情绪或使子宫峡部张力增加而引起痛经，或可导致心理失衡，痛阈降低，或引起神经内分泌紊乱而刺激子宫引起痛经。不良情绪中所包括的压力和对疼痛的态度作为心因性因素，容易对自己产生不良暗示，在降低痛阈的同时，从而加重痛经疼痛的体验强度；
4、遗传因素：随着遗传基因研究的发展，发现母亲染色体中有特定的基因传递信息至第二代的个别女性，使其性情不稳定，易受刺激或子宫痛阈降低而患痛经；
5、生活习惯：
(1)生活习惯与痛经的关系，目前已有大量流行病学资料显示，女性的一些生活习惯与痛经的发生有关系。受冷、营养状况、咖啡或茶类、睡眠无规律、睡眠体位及情绪等生活习惯都是痛经的危险因素。月经期受冷，因寒冷刺激使子宫、输卵管收缩，从而诱发或加重痛经。
(2)营养不良或过于肥胖或睡眠无规律都会影响女性的基础代谢，进而可能造成女性经期内分泌紊乱引发痛经。
(3)咖啡或茶类可能通过兴奋神经－内分泌系统诱导痛经。
(4)卧位睡眠对痛经的影响，可能与体位使经血流出，经血倒流有一定关系。研究表明，初潮年龄在10-13岁痛经发病率较高，说明初潮年龄越早，痛经的发病率越高。
6、年龄因素：年龄偏小的女性在月经初潮时易发生痛经，痛经的外程度也较为严重；
7、体质因素：经期过度劳累、紧张、寒冷以及过敏体质也会导致痛经；
8、卫生因素：没有注意经期、孕期、产褥期的卫生、过早开始性生活、性伴侣数过多、生殖器有炎症者常有痛经；
9、医源性因素：过度的人工流产手术或宫腔操作，可能引起粘连的炎症，会引发痛经；宫内放置节育器，即子宫内安放的避孕环，可能导致子宫内膜组织前列腺素生成量增高，致使痛经加重；
10、长期抽烟：吸烟者痛经程度往往较非吸烟者严重，而且痛经程度常随吸烟量的增加而增加，这可能是因吸烟往往会造成血管收缩而导致缺血，因而产生经期疼痛。