Zahnschmerzen können viele  Ursachen haben

Es bedarf daher oft einer weitergehenden diagnostischen Untersuchung der Zähne, der Kiefer und weiterer Organe, um die Ursache sicher abzuklären und eine schonende, die Zahnschmerzen beseitigende Therapie einzuleiten.

Häufige Ursache ist  der Zahn selbst  z.B. eine fortgeschrittene Zerstörung  wegen einer Karies  mit einer Entzündung des Zahnnerven, einer Pulpitis. Aber auch Zahnwurzelentzündungen mit oder ohne begleitende Zahnzysten können eine Ursache heftiger Zahnschmerzen sein.  Durchbrechende Weisheitszähne können ebenfalls Zahnschmerzen verursachen, die auch schubweise auftreten, mit zwischenzeitlicher Beschwerdefreiheit. Isolierte Zahnzysten machen in der Regel nur bei akuter Entzündung Schmerzen und  bleiben deshalb manchmal lange Zeit unbemerkt. Auch ein Zahnfleischschwund bei Parodontitis mit freiliegenden Zahnhälsen kann Ursache anfallsartiger Zahnschmerzen sein, die häufig einen Zusammenhang mit Temperaturveränderungen zeigen. Fehlbelastungen der Zähne durch funktionelle Überbelastung,  Zahnverluste, Zahnverschiebungen und vieles mehr können ebenfalls die Quelle periodisch auftretender  Zahnschmerzen sein.

Zahnschmerzen können ihre Herkunft jedoch auch außerhalb der Zähne haben. Erkrankungen des Kieferknochens, Erkrankungen der Kiefergelenke, Entzündungen der Kieferhöhlen sowie der übrigen Nasennebenhöhlen und des Mittelohres können in die Zähne ausstrahlen, sodass sie als  Zahnschmerzen in den Zähnen empfunden werden, aber nicht dort ihre Ursache haben.

Eine weiteres Beispiel einer Erkrankung, die ihre Ursache nicht in den Zähnen haben muß, aber  atypische Zahnschmerzen auslösen kann, ist eine Nervenentzündung, z.B. eine Trigeminusneuralgie. Auch andere systemische, eigentlich zahnunabhängige Erkrankungen wie die  Migräne, die Gesichtsrose (eine Herpes-Zosterinfektion) oder ein Glaukomanfall können Zahnschmerzen auslösen. Auch Erkrankungen und Fehlfunktionen der Wirbelsäule und ihrer Muskulatur sind manchesmal der Auslöser für Schmerzen, die als Zahnschmerzen empfunden werden.