原发性痛经主要与子宫内膜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含量增高。
子宫内膜前列腺素因素：
前列腺素合成异常： 子宫内膜在月经周期中会合成前列腺素，当合成的前列腺素F₂α和前列腺素E₂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。一般在月经来潮时，这种前列腺素的异常合成会较为明显。前列腺素释放机制： 子宫内膜细胞受到体内激素等因素影响，会促使花生四烯酸代谢途径活跃，进而导致前列腺素大量释放，引发子宫强烈收缩，导致痛经发生。
子宫收缩异常因素：
子宫平滑肌过强收缩： 原发性痛经女性的子宫收缩强度比正常女性更强，且这种过强的收缩呈不协调状态，使得子宫供血不足，引起疼痛。这种异常收缩可能从月经来潮前1 - 2天就开始出现，持续整个经期。子宫痉挛性收缩： 子宫出现痉挛性的收缩会影响子宫的正常血液循环，导致局部缺血缺氧，从而引发疼痛感觉，这种痉挛性收缩会使女性感觉到下腹部剧烈疼痛。
精神心理因素：
焦虑与紧张影响： 长期处于焦虑、紧张状态的女性，更容易出现原发性痛经。比如一些即将面临重要考试的女生，由于精神高度紧张，可能会加重痛经症状。这是因为精神心理因素会影响神经系统对子宫的调节，导致子宫收缩等异常。压力与痛经关联： 当女性长期承受较大压力时，体内的内分泌平衡会被打破，进而影响子宫的正常生理功能，使得痛经的发生几率增加，并且可能会使痛经程度加重。