牙齿感觉过敏症的发病机制尚不十分清楚，目前有以下三种假说。

（一）神经学说

认为牙本质中存在著牙髓神经末梢，故感觉可由牙本质表层传导入牙髓。

（二）牙本质纤维传导学说

认为成牙本质细胞的原浆突中含有乙酰胆碱酶，它在受刺激后能引起神经传导，产生疼痛。持反对意见者认为，实验性干扰人成牙本质细胞，未降低牙本质敏感性，说明成牙本质细胞并不具有感觉器的特征，可能在牙本质过敏中仅起被动作用。

（三）液体动力学理论

认为空气、高渗溶液或温度刺激引起的疼痛，是由于这些刺激使牙本质小管内的液体移动，机械地搅动了牙髓内容物，进而间接地兴奋了其中的游离神经末梢，传入冲动，产生痛觉。引起牙本质液向外移动的刺激有空气吹干、高强溶液和冷刺激等；使牙本质液向内移动的刺激有机械刺激或加热等。牙本质暴露初期是很敏感的，后来敏感自然缓解是由于矿物质在牙本质小管内沉积或牙髓形成修复性牙本质的结果。