El tejido que recubre el útero, se denomina endometrio. Las células que conforman este tejido son sensibles a la acción endocrina de los ovarios. Los ovarios liberan diferentes niveles hormonales a lo largo del ciclo menstrual estimulando las células endometriales.
La estimulación del endometrio hace que este tejido vaya en aumento a lo largo del ciclo hasta que finalmente este se desprende y se elimina al exterior durante la menstruación. Se denomina endometriosis cuando células del tejido endometrial escapan  de la cavidad uterina y crecen en otros lugares del organismo, cómo pueden ser los ovarios, el abdomen, el intestino incluso recto.
Este tejido endometrial continúa actuando en respuesta a las hormonas liberadas por los ovarios, en los tejidos en los que ha sido implantado, causando inflamación, dolor, incluso sangrados leves que no pueden ser eliminados al exterior.
A día de hoy se desconoce la causa exacta de esta patología, sin embargo se barajan distintas hipótesis. El hecho de que sea más común en mujeres cuya progenitora lo padece, hace que se apoye una posible predisposición genética.
Aunque no se ha podido esclarecer una relación directa entre la endometriosis y los desequilibrios inmunológicos, sí es sabido que las mujeres diagnosticadas de endometriosis tienen mayor tendencia a padecer Enfermedades autoinmunes, fibromialgia y/o fatiga crónica.  Investigadores indican que un exhaustivo estudio del sistema inmunológico de estas pacientes podría revelan información útil para encontrar la causa de la enfermedad.
Por último, existe una tercera hipótesis de carácter endocrino. La liberación de estrógenos favorece el crecimiento del tejido endormetrial, por lo que se recurre a tratamientos hormonales en estos diagnósticos no como cura de la enfermedad sino como tratamiento para paliar los síntomas, ya que al verse disminuido el crecimiento también lo hará el dolor proporcional a él.