牙齒感覺過敏症的發病機理尚不十分清楚， 目前有以下三種假說。
1.神經學說 認為牙本質中存在著牙髓神經末梢， 故感覺可由牙本質表層傳導入牙髓。 但從形態學和功能方面的觀察， 目前尚未取得一致的見解。 不少學者認為：在牙髓的成牙本質細胞層內的無髓鞘神經， 僅有一部分進入前期牙本質和牙本質的內層， 而其外2/3也並未見神經結構。 許多實驗結果也不支持“神經對各種刺激的反應是直接的”觀點。 氯化鉀、組織胺、乙醯膽鹼等作用於表淺牙本質並不產生疼痛；局麻藥作用於牙本質表面也不能減輕牙本質的敏感性。
2.牙本質纖維傳導學說 認為成牙本質細胞的原漿突中含有乙醯膽鹼酶， 它在受刺激後能引起神經傳導， 產生疼痛。 持反對意見者認為， 實驗性干擾人牙成牙本質細胞， 未降低牙本質敏感性， 說明成牙本質細胞並不具有感覺器的特性， 可能在牙本質過敏中僅起被動作用。
3.液體動力學理論 認為空氣、高滲溶液或溫度刺激引起的疼痛， 是由於這些刺激使牙本質小管內的液體移動， 機械地攪動了牙髓內容物， 進而間接地興奮了其中的游離神經末梢， 傳入衝動， 產生痛覺。 伴隨液體運動的能量， 可由牙髓的感受器轉變為電信號。 大約25%的牙本質體積由游離液體所佔據， 其組成和性質與身體其它體液相似，
