急性牙髓炎不僅會使患者發生劇烈的牙痛，有時還會引起患者同側顏麵部的疼痛以及頭痛，我們把這叫做放射痛。牙髓神經是三叉神經末梢的細小終末支，而三叉神經是顱腦發出的神經，它主要分布在麵側的顏麵部，有許多分支（包括三叉神經眼支、上頜支、下頜支），這些分支之間相互交通，可以傳導痛覺。然而這些神經屬於末梢神經，缺乏本位感受器，故任何刺激傳遞到神經中樞，大腦都認為是痛覺。
當牙齒有了病變，細菌產生的代謝毒素引起牙髓炎時，牙髓會充血、水腫，出現漿液和白細胞的滲出，牙髓腫脹，體積增大。通過上一小節的閱讀，我們已經知道，牙髓位於牙體硬組織內，隻有針尖大小的根尖孔與根周組織相通，這樣的解剖結構不利於引流滲出的炎性物質，這樣一來，炎性物質積聚在牙髓腔內，便會造成髓腔內壓力增大，從而壓迫神經產生劇痛。
另一方麵，滲出的這些炎性物質中有多種化學介質，如 5－羥色胺、組胺、緩激肽和前列腺素等。這些炎症介質能使神經感受器的疼痛閾下降，敏感性增高，從而使患者的疼痛感受特別劇烈。疼痛又常導致三叉神經分布的區域出現顏麵部的放射痛，嚴重者疼痛可放射導致頭痛，患者常常感覺顏麵部或半個腦袋都疼痛不已。不過一般來說，患者感覺疼痛都發生在牙痛的同一側，較少出現對側麵部疼痛的情形。當然，也有例外的情形，極少數患者雖然患牙在右側，卻感覺疼痛在左側。上牙痛可以放射至顳部、耳前、顴骨附近、頰部；下牙痛則可放射至耳下、耳後以及下頜部等處。
當牙齒病變剛開始時，患者一般能明確地指出疼痛的患牙是那一顆。當病情加重至發生急性牙髓炎時，患者常因疼痛加劇並出現放射痛而不能指明疼痛患牙。
當患者因劇烈牙痛而不能指明是哪一顆牙齒疼痛時，牙科大夫首先應問清患者的病史，特別是牙痛剛開始時的情況，然後再於患者的痛側尋找可疑的患牙。此時，牙醫應注意觀察患者對溫度試驗的反應，拍攝X線片有助於發現和確定患牙。如果，牙醫在痛側未找到患牙，對側的可疑牙也不能忽略，必要時，可用局部麻醉來確定患牙的位置。