Patofisiologi PID (pelvic inflammatory disease) atau penyakit radang panggul dimulai dari infeksi di vagina atau serviks yang didapatkan dari infeksi menular seksual (IMS), biasanya disebabkan oleh C. trachomatis atau N. gonorrhoeae. Selanjutnya, bakteri tersebut naik ke saluran genitalia yang lebih atas. Mekanisme penyebab kenaikan ini diduga bersifat multifaktorial.

Lendir serviks merupakan salah satu penghalang naiknya mikroorganisme patogen ke saluran genitalia yang lebih atas. Namun, pada kondisi infeksi yang menyebabkan inflamasi pada vagina atau serviks, efektvitas perlindungan lendir serviks ini menjadi berkurang. Begitu juga pada saat ovulasi dan menstruasi, efektivitas perlindungan serviks menjadi berkurang diakibatkan perubahan hormonal. Selain itu, aliran darah menstruasi merupakan medium biakan yang baik untuk bakteri.

Faktor lain yang mungkin berperan adalah senggama. Diperkirakan saat orgasme, kontraksi uterus yang ritmik turut memfasilitasi naiknya bakteri ke saluran genitalia atas. Bakteri juga dapat terbawa oleh sperma ke dalam uterus dan tuba falopii. Infeksi pada tuba falopii ini awalnya hanya mengenai mukosa, tetapi selanjutnya inflamasi dapat cepat menyebar ke transmural. Inflamasi ini dapat terus berlanjut ke struktur parametrial termasuk usus. Melalui tumpahan cairan purulen dari tuba falopii atau penyebaran limfatik, infeksi dapat berlanjut sampai melewati pelvis yang menyebabkan peritonitis akut dan perihepatitis akut (Sindrom Fitz-Hugh–Curtis).