牙髓因病原刺激物的不同作用以及机体抵抗力的差异，出现不同的病理变化。当牙齿受到取病、磨损、创伤或医源性因素等破坏牙釉质或牙骨质的完整性时，牙本质甚至牙髓会暴露于口腔而导致牙髓感染。侵入牙髓的细菌多，可产生多种有害物质，可直接毒害组织细胞或引发非特异性的炎症反应，直接导致组织损伤。牙髓受到刺激后出现血管扩张、血液充盈。由于牙髓组织处于四壁坚硬，缺乏弹性组织的牙髓腔内，其血液循环只能通过细小的根尖孔缺乏侧枝循环，一旦牙髓发生炎症，炎性渗出物不易引流。髓腔内组织压很快增高会产生剧烈的疼痛。

牙髓炎是由多种因素交互作用所致，病理机制非常复杂的病损。目前认为引起牙髓炎的原因主要是细菌感染、物理和化学因素以及免疫反应等。其中细菌感染是导致牙髓疾病的主要病因。在临床中发现患有牙髓炎的患者，大多有趋势或牙周疾病，根管内的感染是以厌氧菌感染为主的混合感染。厌氧菌在牙髓病的发生发展中起到了重要的作用。其次，引起牙髓病的原因是物理因素，牙齿的创伤，包括急性慢性颌创伤，比如：牙外伤、磨牙症、修复体过高引起的慢性咬合创伤等，还有温度，如手术、切割、牙体、组织等导致的过度发热、充填材料的化学刺激等都可以引起牙髓炎。

牙髓炎在组织病理学上，一般将牙髓状态分为正常牙髓和病理牙髓两种。对于病变牙髓炎症一般分为牙髓充血、急性牙髓炎、慢性牙髓炎、牙髓坏死与坏疽、牙髓变性、牙内吸收，在临床分类上，牙髓的病理变化与患牙的临床表现都无明确关联，临床上都根据患牙的疼痛症状和性质，疼痛性质及治疗愈后分为有可复性牙髓炎、不可复性牙髓炎，又包括急性牙髓炎、慢性牙髓炎及慢性牙髓炎的急性发作。慢性牙髓炎又包括残髓炎、逆行性牙髓炎等，同时又包括牙髓坏死、牙髓钙化以及牙内吸收。

牙髓炎的确诊在临床上主要根据以下几个方面：第一、有典型的牙齿疼痛症状，急性牙髓炎都有自发性、阵发性剧烈疼痛，夜间痛会比白天明显，患者大多不能定位疼痛牙齿，且疼痛呈放散状，可伴有同侧的头痛、耳痛等。冷热水刺激会加剧疼痛，慢性牙髓炎都为不明显的阵发性隐痛或定时跳痛。病史较长，患者多数长时间冷热刺激痛，炎症多，已波及全部牙髓及根尖部的牙周膜，导致换牙，表现为咬合不适或轻微的叩痛。第二、患者可找到引起牙髓病变牙体损害或其他病因。患有牙髓炎患者在临床检查中大都会发现牙体的龋损或有牙周疾病，或有牙齿外伤史或正畸力过大病史。第三、通过牙髓温度测试也可以协助诊断牙髓炎。

牙髓炎会导致牙髓坏死、根尖周炎等。牙髓一旦发生炎症，由于牙髓组织处于四壁坚硬，缺乏弹性组织的牙髓腔内，其血液循环只能通过细小的根尖孔与根尖周组织相连，组织缺乏次支循环，这严重限制了牙髓从炎症状态恢复到正常的可能，一旦牙髓发生炎症，炎性渗出物不易引流，感染很容易扩散到整个牙髓，造成牙髓坏死、牙髓变性。当炎症持续存在进一步发展，波及根尖周组织就会引起急性根尖周炎。当波及到牙周膜又会引起急性牙周炎，当牙髓炎造成急性根尖周炎，患者就会出现牙齿的剧烈跳痛、放射痛。当牙髓炎波及到牙周膜引起牙周炎时，牙齿会造成局部松动、有突出感。