疼痛是患牙髓炎时最主要的表现。
在牙髓炎的早期，每当牙齿受到冷、热刺激时便产生较明显的疼痛，但不十分严重，每次疼痛持续的时间较短，刺激去除后，疼痛很快消失。
如果牙髓的病变继续发展，其症状可明显加重，出现记性牙髓炎症状，患牙开始出现自发痛，骤然的温度变化或触压刺激可以诱发较长时间的疼痛。牙痛在夜间发作频繁或持续疼痛并较白天剧烈，平卧时加重，坐起后可有所缓解。疼痛时常不能分辨出病牙的具体位置，常感患侧一大片牙甚至半侧头部都疼痛，在牙髓炎的早期遇凉水刺激时可导致或加重疼痛，而到后期发生化脓性牙髓炎或牙髓坏疽时，口含凉水则可缓解疼痛。
早期慢性牙髓炎口含凉水或吸凉气牙齿疼痛，晚期急性牙髓炎口含凉水则可以缓解疼痛。
急性牙髓炎疼痛最典型的症状是夜间比白天痛，平躺比坐立时痛。
