歯垢（プラーク）に含まれる細菌が糖やたんぱく質を分解することが虫歯発生の原因です。これにより排出される酸などが、歯のエナメル質・カルシウム・リンなどの成分を溶かして虫歯をつくります。
歯みがきを怠っていたり、甘い物をたくさん食べていても虫歯にならない人は、もともとお口の中に持っている細菌が少なかったり、溶け出したカルシウムやリンなどの成分を元に戻す役割をする「唾液」の力が強い人です。

歯の表面はエナメル質で覆われているため、まず初めにエナメル質に虫歯が発生します。エナメル質に虫歯が発生すると、表面の光沢がなくなり、色は白っぽく感触はザラザラした感じになります。虫歯は上下の歯の噛み合わせ部分や、歯と歯の隙間などに発生しやすく、この段階では痛みはまだほとんどありません。

エナメル質の内部には象牙質がありますが、象牙質にまで虫歯が進行すると虫歯の部分が黒くなり、冷たいものや熱いものがしみることがあります。

象牙質の内部には、神経や血管がたくさん通った歯髄があります。さらに虫歯が進行して、歯の神経まで虫歯菌に汚染されてしまうと歯髄炎となり、激しい痛みを感じるようになります。ここまで悪化すると、虫歯になった部分を削るだけでなく、歯髄まで取らなければならない状態です。この段階まで虫歯が進行すると、治療期間が長くなる上に、歯髄を取ることで歯がもろくなってしまいます。

虫歯によって歯のほとんどの部分が溶けてしまい、歯の根っこの部分にあたる歯根まで虫歯が進行している状態を残根といいます。歯根だけが残った部分の先端（歯槽骨）の中に膿の袋ができる場合があります。この膿の袋が炎症を起こすと、腫れが生じます。ここまで虫歯が進行した場合、抜歯をせざるをえなくなるケースが多くなります。

歯の内部には、神経や血管が通う「根管」と呼ばれる通路があります。根管治療では、細菌によって汚染されてしまった根管内をきれいに清掃した後、細菌が増殖しないように薬剤で埋める治療です。
根管治療がおろそかだと再び根管内に細菌が増殖し、将来的に腫れや痛みを引き起こす原因となり、再治療を行わなくてはならなくなります。こういった治療を何度も繰り返すと、どんどん歯が弱くなり、抜歯をしなくてはならないケースも少なくありません。歯を長持ちさせるためにも、根管治療は精密さがとても重要な治療です。

根管はとても複雑で細かい構造をしています。マイクロスコープが開発されていなかった時代は、歯科医師による手探りの治療しかできませんでした。しかし近年では、根管治療にマイクロスコープを使用することで、塞がってしまった細かな根管を探したり、歯にあいてしまった穴を埋めたり、歯根が破折しているかなどを観察することが可能になりました。治りの悪い歯がある場合、手探りで何度も治療を繰り返すよりも、一度マイクロスコープで歯の内部を覗いてみると、なかなか治らなかった原因が見つかるかもしれません。