病因：尚未完全明了，可能与下列因素有关：
(1)遗传：约60%的患者有头痛家族史，其亲属患病的危险性比一般人群高3～6倍。基底动脉型偏头痛和部分偏瘫型偏头痛的患者可呈常染色体显性遗传。线粒体遗传病(MELAS)和合并皮质下梗死和白质脑病的常染色体显性遗传性脑动脉病(CADASIL)患者常伴有明显的偏头痛发作。
(2)内分泌与代谢因素：女性较男性易患偏头痛，少数女性患者于月经前期或月经期出现偏头痛发作，大多数女性患者妊娠期或绝经后发作减少或停止。部分患者摄食奶酪、红酒、橘子、马铃薯、洋葱、巧克力或服用利血平和血管扩张剂后可诱发偏头痛发作。偏头痛发作与5-HT、NE、P物质等代谢异常有关。
(3)其他因素：情绪紧张、头部外伤、饥饿、声或光刺激、睡眠障碍、气候变化、精神刺激等都与偏头痛发作有一定的关系。
发病机制：尚未阐明，主要有下列几种学说：
(1)血管学说：认为颅内血管收缩与偏头痛的先兆症状有关，随后由于血管扩张导致头痛的发生。
(2)神经血管学说：认为下丘脑和边缘系统的功能障碍与偏头痛的前驱症状有关，而先兆和头痛的发生均与神经元功能障碍继发血管改变有关。中脑中缝背核可能是偏头痛的发生器，偏头痛发作与该区被激活和三叉神经末梢受到刺激有关，刺激三叉神经使P物质和其他神经肽释放进入血管壁，引起神经源性炎症，增加神经元的敏感性及改变循环血流量，扩布性抑制(SD)和一氧化氮(NO)在其中可能起重要作用。
(3)神经递质：5-HT参与脑血流量和脑代谢率的调节，在偏头痛的发病中有重要作用；中脑5-HT神经元受到刺激时可出现CBF增加；利血平诱发偏头痛与其降低脑内5-HT有关；睡眠可减少5-HT神经元的点燃而减轻或终止偏头痛发作；偏头痛发作期血浆中5-HT水平降低，多种5-HT受体拮抗剂有预防偏头痛的作用。此外，儿茶酚胺、组胺、血管活性肽、前列环素和内源性阿片肽等神经递质亦与偏头痛的发生有关。
