发烧引发头痛的原因多样，炎症介质作用会使头部血管扩张、神经敏感致痛；体温升高使代谢加快致头部供氧不足、颅内压升高引发头痛；病毒或细菌感染时，病毒代谢产物等直接或间接、细菌直接侵袭致痛；脱水致血液黏稠、脑部循环不畅致痛；精神紧张致头部肌肉收缩加重头痛，不同年龄段、健康状况人群受影响有别。
一、炎症介质作用
发烧时身体免疫系统被激活，会产生如前列腺素等炎症介质。前列腺素会作用于头部血管和神经，引起血管扩张、神经敏感性增高，从而导致头痛。例如，相关研究表明，在感染性发热引发头痛的机制中，前列腺素等炎症介质的参与起到关键作用，它们通过影响神经传导和血管舒缩功能，使得头部出现疼痛感觉。不同年龄段人群，如儿童发烧后头痛，也是因为炎症介质引发的神经血管反应；对于有基础疾病的患者，发烧时炎症介质的异常调节可能会加重头痛症状。
二、体温升高影响
1.代谢加快影响：发烧时体温升高，身体代谢加快，头部组织耗氧量增加。而头部血管神经对缺氧比较敏感，当耗氧量增加而供氧相对不足时，就会引发头痛。儿童处于生长发育阶段，代谢更为活跃，发烧时代谢加快对头部供氧需求的影响更明显，更容易出现头痛；成年人如果本身有脑血管基础疾病，发烧导致代谢加快时，也会因脑部供氧供需失衡而加重头痛情况。
2.颅内压变化：体温升高可能会引起颅内血管扩张，进而导致颅内压轻度升高。颅内压升高会刺激脑膜和神经，引发头痛。老年人由于脑血管弹性下降等因素，发烧时颅内压变化相对更敏感，更容易因颅内压升高出现头痛；孕妇发烧时，身体的生理变化使得颅内压调节机制相对脆弱，也可能因颅内压变化而产生头痛。
三、病原体感染因素
1.病毒感染：例如流感病毒感染引发发烧时，病毒及其代谢产物可直接侵袭头部神经组织，或者通过引起免疫反应间接导致头痛。流感病毒感染导致的发烧，头痛发生率较高，儿童感染流感后头痛较为常见，这是因为儿童的神经系统对病毒感染的反应更为敏感；对于有免疫缺陷的人群，病毒感染引发发烧后头痛的程度可能更严重，持续时间更长，因为其自身免疫防御能力弱，病毒更容易在体内蔓延并影响头部神经。
2.细菌感染：如脑膜炎双球菌感染引起的化脓性脑膜炎，发烧往往伴随严重头痛，这是因为细菌感染直接侵袭脑膜和脑组织，炎症刺激导致剧烈头痛。在不同性别中，一般无明显性别差异导致细菌感染发烧后头痛的不同，但对于女性生理期前后，身体免疫力相对较低，细菌感染发烧后头痛可能相对更易发生；对于有头部外伤史的人群，细菌感染引发发烧后，由于头部组织存在潜在损伤，头痛可能会更加复杂和严重。
四、其他相关因素
1.脱水因素：发烧时身体通过出汗等方式散热，容易导致脱水。脱水会使血液黏稠度增加，脑部血液循环不畅，从而引发头痛。儿童在发烧时出汗较多，若没有及时补充水分，更容易出现脱水进而导致头痛；老年人的口渴感觉相对不敏感，发烧时容易被忽视而脱水，也较易出现头痛；对于患有糖尿病等疾病的患者，发烧时脱水对血糖等指标影响更大，头痛可能会因脱水和代谢紊乱而加重。
2.精神因素：发烧时身体不适，患者可能会出现紧张、焦虑等情绪。精神紧张会导致头部肌肉收缩，进一步加重头痛。不同年龄阶段人群，儿童发烧时若家长过度紧张可能会传递给儿童，使其情绪紧张加重头痛；成年人在发烧时如果本身心理压力大，焦虑情绪会使得头痛症状更明显；老年人如果长期处于情绪不稳定状态，发烧时精神因素导致头痛的可能性也会增加。
