原发性痛经主要与前列腺素合成与释放异常有关，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含量会明显增高。
前列腺素异常相关因素
子宫平滑肌过强收缩： 当子宫内膜前列腺素合成增多时，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。一般这种过强收缩会使子宫压力升高，收缩频率增加。血管加压素等物质影响： 原发性痛经还可能与血管加压素、内源性缩宫素等其他缩血管物质相关，它们也会导致子宫过度收缩，引发痛经。
子宫内膜异位症相关
异位内膜种植： 虽然原发性痛经大多不是由子宫内膜异位症直接导致，但子宫内膜异位症患者中约有一半会合并痛经。异位的内膜组织会随月经周期发生周期性出血，刺激周围组织，引起疼痛。炎症反应： 异位内膜周围会出现炎症反应，导致局部前列腺素等致痛物质增多，加重痛经症状。
精神心理因素影响
焦虑抑郁状态： 长期处于焦虑、抑郁等不良精神状态下的女性，更容易出现原发性痛经。有研究发现，约30% - 40%的原发性痛经女性存在不同程度的精神心理问题，这些不良情绪会影响神经内分泌系统，进而影响子宫的收缩和疼痛感知。压力过大： 长期面临较大生活、工作压力的女性，发生原发性痛经的风险相对较高。压力会通过神经内分泌途径影响子宫的正常生理功能，导致痛经发生或加重。