一、膀胱过度充盈的机械性刺激作用
正常膀胱具有一定容量，当发生憋尿行为时，膀胱持续处于充盈扩张状态，膀胱壁的神经末梢受到牵拉刺激，神经信号传导至中枢神经系统引发疼痛感觉。膀胱壁由多层组织构成，其中分布着丰富的感觉神经纤维，随着膀胱不断扩张，这些神经纤维受到机械性牵拉，进而触发疼痛信号的传递。
二、逼尿肌痉挛引发的疼痛
憋尿时，膀胱逼尿肌为对抗膀胱内升高的压力会持续处于收缩状态，长时间的持续收缩可导致逼尿肌发生痉挛性收缩。这种痉挛性收缩会进一步加重对膀胱壁神经末梢的刺激，从而引发腹部疼痛，且痉挛性收缩本身也会带来明显的不适感，使疼痛程度加剧。
三、不同人群的特殊情况影响
（一）儿童群体
儿童膀胱容量相对较小，相较于成年人更易出现膀胱过度充盈情况，憋尿时更易引发明显肚子疼。长期憋尿还可能影响儿童膀胱正常发育，干扰其泌尿系统功能的成熟，增加尿路感染、膀胱功能紊乱等风险，因为儿童泌尿系统处于发育阶段，憋尿对其生理结构和功能的不良影响更为突出。
（二）成年人群体
成年人长期频繁憋尿易引发膀胱炎等疾病。在膀胱炎状态下，膀胱黏膜本身处于敏感炎症状态，憋尿会进一步刺激炎症部位，导致疼痛加剧，同时还常伴随排尿不适、尿频尿急等症状，对日常生活和工作造成影响。
（三）有基础病史人群
若本身存在泌尿系统结石等基础疾病，憋尿时膀胱内压力变化可能促使结石移动，结石移动会刺激尿路组织，加重肚子疼症状，甚至可能诱发更严重的泌尿系统并发症，这类人群需尤其注意避免憋尿以维持泌尿系统的正常生理状态。