急性牙髓炎不仅会使患者发生剧烈的牙痛，有时还会引起患者同侧颜面部的疼痛以及头痛，我们把这叫做放射痛。牙髓神经是三叉神经末梢的细小终末支，而三叉神经是颅脑发出的神经，它主要分布在面侧的颜面部，有许多分支（包括三叉神经眼支、上颌支、下颌支），这些分支之间相互交通，可以传导痛觉。然而这些神经属于末梢神经，缺乏本位感受器，故任何刺激传递到神经中枢，大脑都认为是痛觉。
当牙齿有了病变，细菌产生的代谢毒素引起牙髓炎时，牙髓会充血、水肿，出现浆液和白细胞的渗出，牙髓肿胀，体积增大。通过上一小节的阅读，我们已经知道，牙髓位于牙体硬组织内，只有针尖大小的根尖孔与根周组织相通，这样的解剖结构不利于引流渗出的炎性物质，这样一来，炎性物质积聚在牙髓腔内，便会造成髓腔内压力增大，从而压迫神经产生剧痛。
另一方面，渗出的这些炎性物质中有多种化学介质，如 5－羟色胺、组胺、缓激肽和前列腺素等。这些炎症介质能使神经感受器的疼痛阈下降，敏感性增高，从而使患者的疼痛感受特别剧烈。疼痛又常导致三叉神经分布的区域出现颜面部的放射痛，严重者疼痛可放射导致头痛，患者常常感觉颜面部或半个脑袋都疼痛不已。不过一般来说，患者感觉疼痛都发生在牙痛的同一侧，较少出现对侧面部疼痛的情形。当然，也有例外的情形，极少数患者虽然患牙在右侧，却感觉疼痛在左侧。上牙痛可以放射至颞部、耳前、颧骨附近、颊部；下牙痛则可放射至耳下、耳后以及下颌部等处。
当牙齿病变刚开始时，患者一般能明确地指出疼痛的患牙是那一颗。当病情加重至发生急性牙髓炎时，患者常因疼痛加剧并出现放射痛而不能指明疼痛患牙。
当患者因剧烈牙痛而不能指明是哪一颗牙齿疼痛时，牙科大夫首先应问清患者的病史，特别是牙痛刚开始时的情况，然后再于患者的痛侧寻找可疑的患牙。此时，牙医应注意观察患者对温度试验的反应，拍摄X线片有助于发现和确定患牙。如果，牙医在痛侧未找到患牙，对侧的可疑牙也不能忽略，必要时，可用局部麻醉来确定患牙的位置。