原发性痛经的发生主要与月经时子宫内膜前列腺素含量增高有关,研究表明痛经患者子宫内膜和月经血中前列腺素f2α和前列腺素e2含量均较正常女性明显升高,在月经周期中前列腺素f2α含量高可引起子宫平滑肌过强收缩,血管痉挛造成子宫缺血乏氧状态而出现痛经,增多的前列腺素进入血液循环,引起心脑血管和消化道等症状。
血管加压素,内源性加压素,β内啡肽等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,痛经的主观感受也与个体痛阈有关,无排卵的增生期子宫内膜,因无孕酮刺激,所含前列腺素浓度很低,通常不发生痛经。