原发性痛经主要是由子宫内膜前列腺素合成与释放异常引起，据统计，约90%的原发性痛经女性体内前列腺素含量升高。
子宫内膜前列腺素因素
前列腺素合成增多： 女性月经期间，子宫内膜会合成大量前列腺素，尤其是前列腺素F2α和前列腺素E2。当它们合成过多时，会引起子宫平滑肌过强收缩、血管痉挛，造成子宫缺血、缺氧状态，从而出现痛经。一般在月经来潮前12-24小时前列腺素合成增加明显。前列腺素作用机制： 前列腺素能让子宫肌层收缩加强，还会导致子宫缺血缺氧，进而引发痛经。它还可能引起胃肠道平滑肌收缩，部分女性会伴随恶心、呕吐等胃肠道症状。
子宫收缩异常方面
子宫收缩过强： 原发性痛经女性的子宫收缩往往过于强烈，呈痉挛性。正常情况下子宫收缩是有规律且适度的，但原发性痛经时子宫收缩失去正常节律，过强的收缩会影响子宫的血液供应，导致子宫肌细胞缺血，引发疼痛。这种过强收缩可能持续整个经期的前1-2天。子宫收缩不协调： 子宫肌层的收缩不是协调一致的，而是出现不协调的收缩情况，这也会导致子宫局部缺血缺氧，引起痛经。比如子宫不同部位的平滑肌收缩不同步，就会使子宫内压力不均衡，产生疼痛。
神经递质影响因素
5-羟色胺等神经递质： 体内的5-羟色胺等神经递质也参与了原发性痛经的发生。5-羟色胺水平的变化可能会影响子宫的收缩和疼痛感知。当5-羟色胺水平异常时，会干扰神经对子宫收缩的调节以及对疼痛信号的传导，从而加重痛经症状。一般在月经周期中，5-羟色胺的波动可能与痛经的发作相关。神经内分泌调节： 下丘脑 - 垂体 - 卵巢轴的神经内分泌调节异常也可能影响原发性痛经。比如雌激素和孕激素的比例失调，会影响子宫的状态，进而诱发痛经。正常的激素平衡对维持子宫正常的生理功能很重要，一旦失衡就可能导致痛经发生。