В лютеиновой фазе у женщины возрастает уровень прогестерона и эстрадиола, а в самом конце цикла, перед началом менструации, он резко падает. Это происходит в норме у каждой женщины, но одни испытывают симптомы ПМС, а другие — нет.
Ранее считалось, что к этому может приводить дефицит прогестерона или его метаболитов, однако на сегодняшний день доказано, что разница между уровнями прогестерона и эстрогенов у женщин с ПМС и без него одинакова. Считается, что женщины с ПМС имеют аномальную реакцию на нормальные гормональные изменения. Предположительно это может быть связано с генетическими факторами, а курение, наличие травматического опыта или тревожных расстройств может усиливать проявления ПМС.