产生头痛的主要机理有：①颅内外动脉的扩张（血管性头痛）；②颅内痛觉敏感组织被牵引或移位（牵引性头痛）；③颅内外感觉敏感组织发生炎症（例如脑膜刺激性头痛）；④颅外肌肉的收缩（紧张性或肌收缩性头痛）；⑤传导痛觉的颅神经和颈神经直接受损或发生炎症（神经炎性头痛）；⑥五官病变疼痛的扩散（牵涉性头痛）等。在发生上述头痛过程中有致痛的神经介质参与，如P物质、神经激肽A、5羟色胺（5-HT）、降钙素基因相关肽（CGRP）、血管活性肠肽（VIP）和前列腺素（PGE）等。此外，精神因素也可引起头痛，可能与疼痛耐受阈值的降低有关。与任何疼痛一样，疼痛的严重程度也因人而异，同一病人的头痛也可因当时的身体和精神状况不同而有所不同。此外，一些疾病中的头痛，其产生机理也常非单一因素引起。如：高血压性头痛既有与血压直接有关的血管性头痛，也有与情绪紧张有关的肌收缩性头痛，而血压恢复正常后，后者并能得到缓解。了解这些对头痛的防治有重要意义。