偏头痛的病因，仍然不明确，约50%的患者有家族史，女性患者则倾向于在月经来潮前后发病。有15%的女性，偏头痛患者，仅在月经前后发生，即所谓真性，经期偏头痛，至怀孕以后发作减少，其中75%到80%在孕期停止发作。提示发作可能与内分泌或水潴留有关，精神紧张，过度劳累，强光刺激，烈日照射，低血糖应用扩血管药物或使用高酪胺食物，如巧克力，柑橘及酒精类饮料，均可诱发偏头痛发作。偏头痛的发病机制，尚不清楚，大体上分为血管源性学说和神经源性学说。
1.血管源性学说，患者服用麦角胺后，颞动脉波动幅度降低，同时伴随头痛的环节，由此认为，典型偏头痛有颅内动脉收缩，局部血流减少，导致视觉改变，感觉异常或轻度偏瘫先兆症状，继而，颅内及颅外动脉扩张，出现头痛。
2.神经源性学说，偏头痛的病变源于中枢神经系统，内分泌改变，及血管收缩障碍，是一种继发现象，及偏头痛的血管性表现是，继发于神经中枢释放。偏头痛呈现的各种复杂症状是大脑皮质功能紊乱的结果，可能是原发于下丘脑、间脑水平的脑部阈值障碍，偏头痛患者，多有遗传倾向，使发病阈值降低，在各种环境因素及诱发因素影响下，可导致脑部阈值进一步下降，通过一系列改变，最终形成偏头痛发作。
