子宮腺肌症的成因主要是子宮內膜的間質異位到子宮肌壁間。正常位置的子宮內膜會隨著每次來月經，順著經血一起流出體外。這些異位到子宮肌壁間的子宮內膜會在局部不斷的發炎、吸收，形成結締組織，壓迫局部神經產生疼痛。隨著病程時間的久遠和疾病加重，疼痛會進行性加重，子宮也會相應增大。當不來月經時這些異位在子宮肌壁間的內膜可以壓迫局部神經，多數子宮腺肌症的患者是經末痛。因為異位在子宮肌壁間的內膜不會隨著經血流出，只是在局部壓迫神經，所以無論是否來月經，這些壓迫神經的異位內膜都會引起痛經。