Man forstår ikke fullt ut hva som forårsaker PMS. De eksakte årsakene til PMS er ikke helt og holdent kjent. Selv om PMS er knyttet til lutealfasen, viser målinger at nivået av kjønnshormoner er innenfor normalområdet. Innenfor tvillingforskning har man funnet at konkordansen av PMS er dobbelt så høy hos eneggete tvillinger som hos toeggete tvillinger, hvilket antyder muligheten for en genetisk komponent. I dagens forskning har man en teori om at interaksjonen mellom sentralnervesystemets nevrotransmittere og kjønnshormoner påvirkes. PMS antas å være knyttet til serotoninaktiviteten (en nevrotransmitter) i hjernen.