暴发性痛的发病机制一般认为，在骨、软组织、淋巴管、血管、内脏机械或化学刺激激活或激敏机械感受器及化学感受器，通过Aδ纤维或C纤维传至中枢，产生痛觉。当对肿瘤患者采取放射治疗时，会引发患者出现暴发性痛的症状。放射治疗可引起放射性神经炎，出现暴发性痛。
目前一致认为当大剂量(几千至上万rad)放射线照射时，神经系统特别是神经元可出现直接损伤，并可引起继发性神经损伤。这种损伤主要是放射线引起神经血液循环和营养障碍所致。电镜下可见严重的血管内皮、血管壁基膜损伤，有时可见小血管阻塞或半阻塞。由于血液循环不良可引起小血管周围胶质细胞神经突触水肿，这样运送给神经元细胞的养分就会不足或中止，水肿的胶质细胞突触压迫小血管，促使微循环更趋不良，由此形成恶性循环，如治疗不及时或不适当，可导致神经元细胞死亡。在神经纤维发生炎症、水肿及坏死的过程中可出现疼痛。这种放射反应，有时还会出现延迟效应，几周内，急性期的炎症、水肿、出血可逐渐消退，白质损伤可部分修复，但坏死仍残留。以至在6～8周后又可再次出现症状，有晚期放射性坏死之称。照射剂量越大反应出现越快。
