原发性痛经的发生主要与月经时子宫内膜前列腺素的含量增高有关,研究表明痛经患者子宫内膜和月经血中的前列腺素f2α和前列腺素e2含量均较正常妇女明显升高,前列腺素f2α含量升高是造成痛经的主要原因,在月经周期中,分泌期子宫内膜前列腺素含量较增生期子宫内膜比较高,前列腺素f2α含量高可以引起子宫平滑肌过强收缩,血管痉挛,造成子宫缺氧,乏氧的状态出现而引起痛经,增多的前列腺素进入血液,还可引起心血管和消化道的症状。
血管加压素,内源性缩宫素及β内啡肽物质的增加也与原发性痛经有关,此外原发性痛经还受精神神经因素影响,疼痛的主观感受与个体有关。