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的，据统计，约90%的原发性痛经女性体内前列腺素含量会明显升高。
前列腺素的作用机制
前列腺素F₂α：它能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。而且还会使子宫收缩频率增加、强度增大，导致痛经加重。前列腺素E₂：会让子宫肌纤维收缩不协调，也会参与痛经的产生过程。
子宫内膜因素
子宫内膜碎片排出不畅： 月经期间，子宫内膜会脱落形成经血排出。如果子宫内膜碎片较多且大块，就容易堵塞宫颈口，导致子宫收缩加强来试图排出，进而引发痛经。一般这种情况在青春期女性中相对常见，因为青春期女性的子宫内膜相对较厚，碎片排出可能不太顺畅。子宫发育异常： 比如子宫先天性发育不良、子宫过度屈曲等情况，会影响月经血的正常排出，使得子宫需要加强收缩来促使经血排出，从而引发痛经。
神经内分泌因素
雌激素与孕激素比例失调： 在月经周期中，雌激素和孕激素的平衡很重要。当两者比例失调时，可能会影响子宫的正常功能，导致痛经发生。一般在月经前几天这种比例变化较为明显，容易诱发痛经。精神神经因素： 长期的精神紧张、焦虑、压力过大等精神神经因素也可能导致原发性痛经。比如有些女性在月经前因为担心痛经会影响生活，精神处于紧张状态，就可能加重痛经的感觉。而且有研究发现，焦虑情绪会通过神经内分泌系统影响子宫的收缩，进而加重痛经症状。