头痛与机体其他部位疼痛的发生过程一样，多数都是由于致痛因子(物理性或化学的)作用于头颅疼痛敏感组织内的伤害感受器，经痛觉传导通路传至中枢神经系统进行分析、整合后产生痛觉的。当然，精神因素所致头痛纯属于患者的主观体验。
头部对疼痛敏感的组织有以下几部分：
(l)颅外部分：颅外的各种结构如头皮、皮下组织、肌肉、帽状腱膜、骨膜以及血管、肌肉和末梢神经等对疼痛均较敏感。其中主要有颅外动脉、颅外肌肉、颅外末梢神经和头颅颅底骨膜等。
(2)颅内部分：颅内结构对疼痛较敏感的主要有硬脑膜、颅内血管、颅神经根和颅底大血管周围部分的蛛网膜。
