(1)物理因素 當顱內外致痛組織受到炎症、損傷或腫物的壓迫等因素而產生頭痛，具體表現在：
1)當顱內血管被牽引、伸展或移位時，可產生頭痛。如腦腫瘤、血腫、膿腫所致的顱內佔位性病變，腦水腫、靜脈竇血栓、腦積水、腦腫瘤等所致的顱內壓力增高，腰椎穿刺或腰椎麻醉後所致的顱內壓力降低，這些因素均可使血管受牽引、移位。
2)血管擴張因素。各種原因引起顱內、外動脈擴張均可以產生頭痛，如顱內外急性感染、毒素、低血糖、缺氧、一氧化碳中毒、酒精中毒、腦外傷、癲癇、高血壓危象、高血壓腦病等因素可導致血管擴張。另外有些藥物如硝酸甘油可引起血管擴張，從而產生頭痛。
3)腦膜受刺激。腦膜上有痛覺敏感組織，當顱內出現感染，產生炎性滲出物(如各種腦膜炎)或者出血性疾病的血液(如蛛網膜下腔出血)刺激腦膜，或者上述疾病產生腦水腫而牽引腦膜，可以導致頭痛。
4)肌肉收縮因素。頭面部和頸部肌肉的緊張、收縮是造成緊張性頭痛的主要原因，肌肉的收縮會壓迫周圍小血管和組織，使它們釋放化學物質，這些化學物質引起疼痛刺激，造成頭痛。某些工種，如縫紉匠、打字員、教師等經常用固定姿勢工作，很容易使人頸部肌肉緊張、收縮。頸椎退行性變化也是產生緊張性頭痛的重要原因。
5)神經受到刺激或者病損。當顱神經、頸神經受到腫瘤壓迫，或者遭受炎症如三叉神經炎、枕神經炎，或遭受刺激如三叉神經痛等，可導致頭、頸、面疼痛。
6)由於眼、耳、鼻、副鼻竇、牙齒、頸部的疾病，可擴散或反射到頭內部，造成牽涉性頭痛。
(2)生化因素 如去甲腎上腺素、5-羥色胺、緩激肽、前列腺素 多巴胺等在偏頭痛病人中有明顯的變化(可參照上述問題)。 對於緊張性頭痛，也可能是由於緩激肽等導致慢性炎症的結果。
(3) 內分泌因素 臨床上經常遇到一些女性偏頭痛患告在妊娠期間頭痛緩解，而在月經期前後頭痛可發作或加重，這可能與性激素有關，已有研究證實了這一點。研究發現，與月經有關的偏頭痛患者在頭痛發作時血中雌二醇濃度明顯下降。因此有些更年期頭痛在使用雌二醇後可使頭痛緩解。
(4)神經精神因素 由於精神或情緒因素引起病人憂慮、焦急，常見於神經症、癔病、抑鬱症等引起的頭痛。
