Podczas prawidłowego cyklu płciowego około 14 dnia licząc od pierwszego dnia miesiączki, na skutek zmian hormonalnych dochodzi do pęknięcia pęcherzyka Graffa i uwolnienia komórki jajowej.

Pęcherzyki jajnikowe przekształcają się w ciałko żółte. W zespole LUF w wyniku różnych nieprawidłowości, pęcherzyk jajnikowy dojrzewa prawidłowo, lecz komórka jajowa nie zostaje uwolniona. Może występować tylko w niektórych cyklach miesiączkowych, ale może się także powtarzać w każdym cyklu prowadząc do niepłodności.

Niepęknięty pęcherzyk wytwarza duże ilości progesteronu, co powoduje podwyższenie podstawowej temperatury ciała oraz nasilenie objawów zespołu przedmiesiączkowego. LUF towarzyszy wielu schorzeniom.

Najczęstszymi z nich są: zespół policystycznych jajników (PCOS), endometrioza a także zaburzenia hormonalne wywołane nieprawidłowym funkcjonowaniem tarczycy czy przysadki mózgowej jak np. hiperprolaktynemia. Zespół ten najczęściej rozpoznawany jest podczas szukania przyczyn trudności w zajściu w ciążę.