偏头痛的发生与遗传、神经递质紊乱、血管因素、环境因素及其他因素有关，遗传约60%患者有家族史且特定基因变异相关；神经递质中5-羟色胺失衡、去甲肾上腺素分泌影响可致发病；血管因素包括颅内血管收缩舒张异常及调节机制异常；环境因素里饮食、环境刺激、睡眠可诱发；其他因素中激素变化、精神心理因素也会引发偏头痛。
神经递质紊乱
5-羟色胺（5-HT）：5-HT在偏头痛的发病中起着关键作用。当5-HT失衡时，可能导致颅内血管收缩和舒张功能紊乱。例如，5-HT受体的功能异常可能引起颅内血管过度收缩，随后继发扩张，从而引发头痛。在偏头痛发作前，通常会观察到5-HT水平的波动变化。
去甲肾上腺素：去甲肾上腺素是一种与应激和情绪相关的神经递质。当人体处于紧张、焦虑等状态时，去甲肾上腺素分泌增加，可能会影响脑血管的张力，进而诱发偏头痛。长期的精神压力等因素可能导致去甲肾上腺素系统功能失调，增加偏头痛的发生几率。
血管因素
颅内血管收缩与舒张异常：偏头痛发作时，往往先出现颅内动脉收缩，此时患者可能会有先兆症状，如视觉闪烁、偏身麻木等。随后动脉扩张，脑膜血管周围的神经纤维末梢受到刺激，释放炎症介质，如前列腺素、缓激肽等，这些介质会导致头痛发作。例如，皮质动脉收缩可能引发先兆症状，而颅外动脉扩张及周围组织炎症反应则是导致头痛的重要血管因素环节。
血管调节机制异常：脑血管的自身调节机制出现问题也与偏头痛相关。正常情况下，脑血管能够根据脑的代谢需求进行适当的收缩和舒张来调节血流量。但在偏头痛患者中，这种调节机制可能出现紊乱，使得脑血管对各种刺激的反应过于敏感，容易发生过度收缩或舒张，从而引发偏头痛。
环境因素
饮食因素：某些食物可能诱发偏头痛，例如含有酪胺的食物，如奶酪、巧克力；含有亚硝酸盐的食物，如腌制食品；含有苯乙胺的食物，如葡萄酒等。此外，过多摄入咖啡因、酒精等也可能成为偏头痛的诱因。当人体摄入这些食物或饮品后，可能会影响神经递质水平或血管功能，进而引发偏头痛发作。
环境刺激：强光、噪音、异味等环境刺激可能诱发偏头痛。例如，强烈的光线刺激可能通过视网膜-神经通路影响中枢神经系统，导致脑血管功能紊乱；噪音会引起神经紧张，进而影响血管调节，增加偏头痛发作的可能性。
睡眠因素：睡眠不足或睡眠质量差是偏头痛的常见诱发因素。长期睡眠不足会打乱人体的生物钟和神经内分泌调节，影响神经递质平衡和血管稳定性，使得偏头痛的发病风险增加。而过度睡眠有时也可能诱发偏头痛，这可能与睡眠周期的改变影响了脑血管和神经功能有关。
其他因素
激素变化：对于女性偏头痛患者，激素变化是一个重要的诱发因素。在月经前期、月经期以及妊娠期、围绝经期等不同阶段，体内雌激素水平的波动可能影响偏头痛的发作。例如，月经前期雌激素水平下降，可能导致颅内血管对5-HT的敏感性增加，从而诱发偏头痛；妊娠期体内激素环境的改变也可能使偏头痛的发作频率和严重程度发生变化。
精神心理因素：长期的精神压力、焦虑、抑郁等情绪问题与偏头痛密切相关。精神心理因素可通过神经内分泌途径影响神经递质和血管功能，例如长期焦虑导致去甲肾上腺素等神经递质分泌异常，进而引发偏头痛。研究发现，患有焦虑症或抑郁症的人群中偏头痛的发生率明显高于正常人群。
