偏头痛的发病与遗传、神经递质紊乱、血管调节异常、环境因素及其他因素相关。约60%患者有家族史；5-羟色胺、去甲肾上腺素等神经递质紊乱影响发病；颅内血管收缩舒张及内皮功能异常致血管调节异常；饮食、睡眠、心理、光线等环境因素可诱发；女性内分泌变化、头部外伤等其他因素也与之有关。
神经递质紊乱
5-羟色胺：5-羟色胺是一种重要的神经递质，在偏头痛的发病中起着关键作用。当5-羟色胺水平波动时，可能会导致颅内血管的收缩和舒张功能紊乱。例如，在偏头痛发作前，可能会出现5-羟色胺的暂时减少，从而引起颅外血管的扩张，进而引发头痛。
去甲肾上腺素：去甲肾上腺素也参与了偏头痛的发病过程。它可以影响血管的张力和神经的兴奋性。当去甲肾上腺素调节失衡时，可能会导致头部血管的异常收缩或舒张，诱发偏头痛。
血管调节异常
颅内血管收缩与舒张：正常情况下，颅内血管能够根据身体的需求进行适度的收缩和舒张以维持正常的脑血流。但在偏头痛患者中，这种血管调节功能出现异常。发作前期可能会出现颅内动脉的收缩，随后颅外动脉可能会扩张，这种血管的不协调变化会刺激周围的神经末梢，释放炎症介质等，从而引发头痛。例如，大脑中的动脉在偏头痛发作时可能会出现过度收缩，导致局部脑组织缺血，而随后的动脉扩张又可能引起血管周围组织的炎症反应，进一步加重头痛症状。
血管内皮功能障碍：血管内皮细胞可以分泌多种调节血管功能的物质，如一氧化氮等。偏头痛患者的血管内皮功能可能存在障碍，导致一氧化氮等物质的分泌异常，影响血管的正常舒缩功能，进而增加偏头痛的发病几率。
环境因素
饮食因素：某些食物可能会诱发偏头痛。例如，富含酪胺的食物，如奶酪、巧克力等；含有亚硝酸盐的食物，如腌制食品；还有含有苯乙胺的食物，如红酒等。这些食物中的成分可能会影响神经递质的代谢或血管的舒缩功能，从而引发偏头痛。另外，过饥或过饱也可能诱发偏头痛，因为饥饿或饱腹状态下身体的内环境平衡被打破，可能会影响神经系统和血管的正常功能。
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。长期睡眠不足会导致神经系统的调节功能紊乱，影响神经递质的平衡和血管的正常调节。例如，睡眠不足时，大脑中的神经递质代谢可能会出现异常，同时血管的舒缩功能也可能受到影响，从而增加偏头痛的发作风险。相反，睡眠时间过长也可能诱发偏头痛，这可能与睡眠过程中身体的生理节奏被打乱有关。
心理因素：长期的精神紧张、焦虑、抑郁等情绪状态容易诱发偏头痛。当人体处于紧张、焦虑的状态时，会释放如肾上腺素等应激激素，这些激素会影响血管的收缩和神经的兴奋性。例如，长期的工作压力大、精神高度紧张的人群，偏头痛的发病率相对较高。情绪波动过大，如突然的愤怒、悲伤等，也可能导致偏头痛发作，因为情绪的剧烈变化会引起神经系统的应激反应，进而影响血管和神经的功能。
光线因素：强光刺激可能会诱发偏头痛。过于强烈的光线，如长时间暴露在阳光下、注视强光等，可能会通过刺激视网膜神经，进而影响脑部的神经调节和血管舒缩功能，从而引发偏头痛。例如，在强烈的阳光下行走或工作时，部分偏头痛患者可能会出现头痛症状加重的情况。
其他因素
内分泌因素：女性偏头痛的发病率高于男性，这与内分泌变化密切相关。在月经周期中，女性体内的雌激素水平会发生波动，雌激素的变化可能会影响血管的张力和神经递质的代谢，从而在月经前后等时期更容易诱发偏头痛。另外，怀孕和绝经等内分泌状态的改变也可能与偏头痛的发作有关。例如，一些女性在怀孕期间偏头痛发作频率可能会改变，有的会减轻，有的则会加重，这与孕期体内激素水平的复杂变化有关。
头部外伤：头部受到外伤后，少数人可能会出现偏头痛症状。头部外伤可能会导致颅内血管、神经等结构的损伤或功能紊乱，从而引发偏头痛。例如，头部遭受撞击后，可能会影响血管的正常调节和神经的传导，进而诱发头痛。而且头部外伤后的恢复过程中，也可能因为神经修复等原因导致偏头痛的发生。
