ألم الدورة الشهرية يحصل نتيجة مباشرة لارتفاع نسبة بعض المواد الكيميائية في الجسم تدعى «بروستاغلاندين، وتؤدي هذه المواد إلى زيادة انقباض الأوعية الدموية الصغيرة في جدار الرحم وترسب الصفائح الدموية فيها وزيادة إيقاع انقباضات الرحم يؤدي إلى ظهور الألم.
يبدأ الألم مع بدء الحيض ويزول خلال أول ثلاثة أيام منه كما أن هذه المواد مسؤولة أيضاً عن الأعراض المصاحبة في الجهاز الهضمي التي تحصل أحياناً لدى بعض النساء كالقيء أو الإسهال أو الإمساك.
وعلى حسب ما اتضح من الدراسات الطبية فإن العوامل التي تزيد من احتمال حصول هذا الالم تشمل عدم الحمل في السابق أو السمنة أو التدخين أو وجود تاريخ عائلي لآلام الحيض لدى بعض القريبات. بينما في ألم الدورة الثانوي تلعب مواد «بروستاغلاندين» دوراً في زيادة إيقاع انقباضات الرحم بالإضافة إلى أن هناك أسبابا مرضية أخرى كالالتهابات الميكروبية أو وجود الأورام الليفية في عضلة الرحم أو مرض البطان الرحمي أو وجود لولب داخل الرحم لمنع الحمل أو غيرها من الأسباب. ولذا فإن من الملاحظ أن الألم يبدأ قبل مجيء الحيض بأسبوع ويستمر لبضعة أيام بعض انقطاع خروج دم الحيض.