昼間はなんとか我慢できていた歯痛が、布団に入った途端に耐え難い激痛へと変貌する現象には、人体の生理的なメカニズムが関与しています。虫歯激痛眠れない理由は主に3つの要因に集約されます。
1つ目は血流の局所的増加です。横臥位（横たわった状態）になると、重力の影響が軽減されて頭部や顔面部への血流量が一気に増加します。これにより炎症を起こしている歯髄内の血管が拡張し、限られた歯の空洞内で神経が強く圧迫されます。2つ目は自律神経の変動です。夜間は副交感神経が優位になり、血管が拡張して体温が上昇するため、痛覚過敏が引き起こされます。3つ目は周囲の静寂と環境刺激の減少により、脳が痛みのシグナルに集中してしまう心理的要因です。
この激痛の背後には、明確な歯髄炎痛みの経緯が存在します。初期の虫歯がエナメル質を突破して象牙質に達すると、冷たいものや甘いものがしみる「象牙質知覚過敏」が始まります。細菌が歯髄（神経組織）に侵入すると「可逆性歯髄炎」となり、温かいものでも激痛が走るようになります。
放置すると炎症は「不可逆性歯髄炎」へと進展し、外部刺激がなくても脈打つような激痛（自発痛）が継続。やがて神経が腐敗して死滅すると一時的に痛みが消失しますが、今度は歯の根の先端（根尖部）から細菌毒素が周囲の骨に広がり、噛むだけで激痛が走る「根尖性歯周炎」へと悪化していきます。
