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的，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含量明显升高，导致子宫平滑肌过强收缩、血管痉挛，造成子宫缺血、缺氧状态而出现痛经。
子宫内膜前列腺素因素：
前列腺素合成增加： 女性月经期间，子宫内膜会合成并释放大量前列腺素，其中前列腺素F2α和前列腺素E2是导致痛经的主要因素。它们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。一般在月经来潮时，这种前列腺素的合成会达到高峰。个体差异影响： 不同女性体内前列腺素的合成能力存在个体差异，部分女性子宫内膜合成前列腺素的量明显多于正常水平，就更容易发生原发性痛经。
子宫收缩异常因素：
子宫收缩过强： 原发性痛经患者的子宫收缩往往过于强烈，呈痉挛性。正常情况下，子宫的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，导致子宫缺血缺氧，引发疼痛。这种过强的收缩可能会影响子宫的血液供应，使得子宫肌层缺血，进而刺激疼痛感受器产生疼痛信号。子宫收缩不协调： 除了收缩过强，子宫收缩不协调也是导致原发性痛经的原因之一。子宫不同部位的平滑肌收缩不同步，会造成子宫局部缺血，引起痛经。比如子宫的某些区域收缩过紧，而其他区域收缩相对较弱，这种不协调的收缩状态会干扰子宫的正常生理功能，导致疼痛产生。
神经递质因素：
5-羟色胺等神经递质作用： 5-羟色胺等神经递质也参与了原发性痛经的发生。5-羟色胺可以影响子宫的收缩和痛觉传导。当体内5-羟色胺水平发生变化时，可能会影响子宫的收缩状态以及对疼痛的感知。例如，5-羟色胺水平降低可能会使得子宫对疼痛更加敏感，从而加重痛经症状。神经内分泌调节失衡： 神经内分泌系统的调节失衡也与原发性痛经有关。下丘脑 - 垂体 - 卵巢轴的功能异常会影响激素的分泌，进而影响神经递质的平衡，导致痛经的发生。这种调节失衡可能是由于遗传、环境等多种因素共同作用引起的。