原发性痛经主要是由于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F₂α和前列腺素E₂含量增高。
前列腺素因素：
前列腺素合成异常： 女性月经期间，子宫内膜会合成前列腺素，当合成的前列腺素F₂α和前列腺素E₂过多时，就会造成子宫平滑肌过强收缩、血管痉挛，导致子宫缺血、缺氧，从而出现痛经。一般在月经来潮时，这种前列腺素的异常合成就会启动。前列腺素释放影响： 过多的前列腺素还可引起胃肠道及心血管等其他系统的症状，比如有的女性会伴有恶心、呕吐、腹泻、头晕、乏力等不适。
子宫收缩因素：
子宫收缩过强： 原发性痛经女性的子宫收缩通常比正常女性更强烈且不协调。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肌层强烈收缩，持续时间较长，就容易导致子宫缺血缺氧引发疼痛。这种过强的收缩可能从月经前一两天就开始出现先兆。子宫收缩不协调： 子宫肌肉收缩不是有序进行，而是紊乱的收缩，这也会干扰子宫的正常血液供应，加重痛经程度。
个体差异因素：
内分泌影响： 女性体内的雌激素、孕激素水平变化也可能与原发性痛经有关。比如在月经周期中，雌激素水平的波动可能会影响子宫对前列腺素的敏感性。有研究发现，雌激素水平异常时，子宫对前列腺素的反应性会增强，从而诱发痛经。精神心理因素： 长期的精神紧张、焦虑、压力大等精神心理因素也会增加原发性痛经的发生风险或加重痛经程度。比如一些女性在月经期间因为心理压力大，痛经会比心情放松时更明显。而且这种精神心理因素还可能形成恶性循环，越紧张越加重痛经，越痛经越紧张。