憋尿後下腹部疼痛主要與膀胱過度充盈、壓力升高，以及膀胱壁過度伸展有關。膀胱功能受大腦和脊柱中樞調控，正常在膀胱內積攢200ml左右的尿液時人體產生尿意，超過400-500ml後可引起膀胱逼尿肌無法正常收縮，影響正常排尿功能，此時尿液瀦留在膀胱內，膀胱壁擴張，造成下腹部疼痛。

此外，長期大量憋尿還可能引起泌尿系統感染。主要是由於膀胱血管壁受壓、過伸，導致黏膜缺血、變薄，此時致病菌從尿道口逆行感染，進入膀胱、腎臟引起尿路感染甚至發展為尿結石、腎積水、腎盂腎炎，有尿意但無法排出，更加重了下腹脹痛的症狀。

對於女性來講，憋尿後增大的膀胱還可能會在盆腔內擠壓子宮，導致子宮後傾、移位，尤其在經期可能會造成經血排出障礙，引起腰部、下腹部疼痛。另外，妊娠期憋尿還可能會影響胎兒發育。

患者大量憋尿後突然排空，使膀胱壓力和腹壓突然降低，可能會導致一過性頭暈甚至昏厥、心悸。並且長時間憋尿還可能誘發膀胱逼尿肌無力、血壓升高、心梗、中風等嚴重的疾病，因此患者應避免憋尿，及時排空膀胱，更不能為了減少上廁所的次數而不飲水或減少飲水。這樣做雖然減少了排尿次數，但很可能造成尿液濃縮，毒素和代謝廢物堆積，更容易造成尿路結石等不良影響。