Plusieurs phénomènes peuvent être à l'origine d'une dysménorrhée primaire : augmentation du taux de prostaglandines (PGE2 et PGF2), responsable de contractions douloureuses du myomètre ; augmentation du taux de vasopressine, entraînant des anomalies de la contractilité utérine ; insuffisance lutéale ; troubles vasomoteurs (dysménorrhée congestive souvent associée à un syndrome prémenstruel) ; anomalies congénitales (hymen non perforé, diaphragme vaginal, hypoplasie utérine, utérus cloisonné, obstacle cervical) ; dystrophies ovariennes ; troubles psychoaffectifs. Les dysménorrhées secondaires relèvent principalement d'une cause organique : endométriose (adénomyose ou endométriose externe) ; dystrophie ovarienne ; infection génitale chronique ; obstacle cervical (polype ou myome) ; synéchies (postcuretage) ; adhérences inflammatoires.

Selon les études épidémiologiques, les dysménorrhées toucheraient près de 15 à 80 % des femmes de moins de 30 ans. Les douleurs, invalidantes chez 15 % des femmes concernées, sont à l'origine d'absentéisme scolaire et professionnel.

Elles peuvent être liées aux causes des dysménorrhées secondaires.