臀部への筋肉注射が強い痛みを引き起こす背景には、皮膚の構造、神経の分布、そして使用される薬剤の性質という複合的な要因が絡み合っています。医療現場の臨床データによると、痛みの主たる原因は大きく分けて3点存在します。
第一に、針の太さと穿刺深度の違いです。一般的な皮下注射や採血で使われる注射針（23〜27ゲージ）に比べ、臀部の筋肉注射では皮下脂肪の奥深くにある筋層（中臀筋・大臀筋）に確実に届かせるため、21〜23ゲージといった太く長い針（約38mm〜50mm）が選定されます。これにより、皮膚表面の痛点（痛覚受容器）を通過する際の刺激がどうしても強くなります。
第二に、投与される薬液の粘度と液量が挙げられます。お尻に選択される薬剤の多くは、ホルモン剤（テストステロンやプロゲステロン）、持続性抗精神病薬、一部の油性ビタミン剤や抗菌薬などです。特に油性注射痛い原因として知られる高粘度の油性懸濁液は、水溶性の薬液に比べて筋肉組織を押し広げる圧力が極めて高く、注入中から強い鈍痛や圧迫感（いわゆる「重い激痛」）を生じさせます。
第三に、患者自身の無意識な筋肉の緊張です。「痛いかもしれない」という恐怖心から臀部に力が入ると、収縮して硬くなった筋線維に針が無理やり刺入されることになり、筋組織の微小断裂や強い痛覚反応を引き起こす構造的要因となっています。
