Überempfindliche Zähne reagieren mit kurzen und schmerzhafte Antworten auf äußere Reize, die auf freiliegendes Dentin treffen.

Die Schwelle für Wärmeschmerzempfinden an der Schmelz-Dentin-Grenze liegt bei 47,7°C und wird bei einem intakten Zahn selten erreicht. Die Schwelle für Kaltschmerzempfinden dagegen liegt bei 26,4°C und wird bei Verzehr von Eis oft unterschritten.

Der Schmerz wird dabei durch das Einwirken thermischer, chemischer und taktiler Reize auf das freiliegende Wurzeldentin ausgelöst, wobei ein Kältereiz als besonders unangenehm empfunden wird. Hauptstörzonen sind freiliegende Zahnhälse, abgeschliffene ("abgekaute") Zahnflächen und zuweilen nach dem Legen von (zahnfarbenen) Füllungen nach der Adhäsiv-Technik.

Die Schmerzen können teilweise so groß sein, dass die Essgewohnheiten aus Angst vor einer erneuten Reizung eingeschränkt oder bestimmte Speisen gemieden werden.

Die Schmerzauslösung selbst ist wissenschaftlich noch nicht restlos aufgeklärt: Nach der wahrscheinlichsten hydrodynamischen Theorie wird die Flüssigkeit ("Dentinliquor") in den Dentinkanälchen (Tubuli) bei frei liegendem Dentin durch äußere Reize in Bewegung versetzt, dadurch werden die feinen Nervenendigungen des Zahnnervs gereizt und lösen die Empfindlichkeit aus. Andere Theorien gehen von einer direkten Reizung der Nervenendigungen durch die einwirkenden Substanzen aus.

Mit neuen, nur in einer Zahnarztpraxis anwendbaren Systemen kann man die freiliegenden Kanälchen mit Dentinklebern oder hochkonzentrierten Fluoriden (Lacke, Gelees) versiegeln. Bei den Fluorid-Präparaten ergibt sich folgender Wirkungsmechanismus: Nach der Behandlung mit fluoridhaltigen Präparaten ist die Zahnoberfläche mit vielen winzigen Partikeln belegt, die je nach ihrer Größe und Anzahl die Dentinkanälchen (Tubuli) verschließen können. Die Partikelchen bestehen im Wesentlichen aus schwerlöslichem Kalziumfluorid, entstanden aus mineralischen Bestandteilen des Zahnbeins und dem zugegebenen Fluorid.

Bei flächig freiliegenden Zahnhälsen ist manchmal eine Deckung durch ein Bindegewebstranplantat erforderlich.