L'eziologia del PMDD è ancora oggetto di ricerca attiva. Sebbene i cicli dei sintomi suggeriscono che le fluttuazioni ormonali possano essere la causa del disturbo, non è stato ancora possibile dimostrare uno squilibrio ormonale nelle donne con PMDD. Infatti, i livelli ormonali tra donne affette e non dal disturbo sono indistinguibili. Si è però ipotizzato che le donne con PMDD siano più sensibili ai normali livelli di fluttuazioni ormonali, in particolare di estrogeni e progesterone, ormoni che attivano eventi biochimici nel sistema nervoso responsabili dei sintomi premestruali. Sintomi che sono più predominanti nelle persone che hanno una predisposizione al disturbo.