三叉神經痛可能是各種原因的三叉神經局部脫髓鞘產生的異位沖動疊加，從而造成三叉神經痛發作。其病因至今尚未完全明確，最具代表性的有“周圍學說”和“中樞學說”。
三叉神經血管學說研究證明，當三叉神經節及其纖維受到刺激后，P物質、降鈣素基因相關肽和其它神經肽釋放增加。這些活性物質破壞了鄰近的血管壁，可引起血管擴張而出現搏動性頭痛，還可以使血管通透性增加，血漿蛋白滲出，而產生無菌性炎癥，并刺激痛覺纖維產生了惡性循環引起劇痛。
三叉神經痛的具體原因有
1、三叉神經周圍性損害
這是三叉神經半月節、三叉神經根、或三個分支的病變，是由于多種原因引起的壓迫所致。刺激癥狀主要表現為三叉神經痛;破壞性癥狀主要表現為三叉神經分布區域感覺減弱或消失，咀嚼肌麻痹，張口時下頜向患側偏斜。多見于三叉神經帶狀皰疹。
當三叉神經的半月節和三叉神經根受損時，出現了三叉神經分布區的感覺障礙，角膜反射減弱或消失，咀嚼肌癱瘓;當三叉神經的三個分支受損時就會出現相應分布區的痛、溫、觸覺減弱或消失。如眼神經病變可有角膜反射減弱或消失;下頜神經損傷可合并同側咀嚼肌無力或癱瘓，張口時下頜向患側外斜。
2、三叉神經中樞性損害
三叉神經痛為一種感覺性癲癇樣發作，異常放電部位可能是三叉神經脊束核或腦干。癥狀表現有：
(1)分離性感覺障礙
即痛溫覺缺失而觸覺和深感覺存在。
(2)洋蔥樣分布
可出現口鼻周圍痛溫覺障礙，及面部周邊及耳廓區域痛溫覺障礙，即產生了“洋蔥皮樣”分布的感覺障礙。
(3)面肌運動障礙
這是一側三叉神經運動核損害，產生同側咀嚼肌無力或癱瘓及肌萎縮，張口時下頜想患側外斜。常見于腦干腫瘤。
三叉神經痛還有許多誘因，如疲勞、睡眠過少、緊張、情緒不穩定、寒冷環境、以及某些食物和藥物誘發。如含胺酪的奶酪、含亞硝酸鹽的肉類和腌制品、含谷氨酸鈉的食品添加劑。藥物有口服避孕藥及血管擴張劑等。