偏头疼的原因特别的多，有各种各样的学说，目前整体上来讲还没有一个很完善、统一、令人信服的一个机制。推测可能有几种原因：
第一种机制是血管性的，一部分人的血管因为存在某些发育畸形或者是发育缺陷，对外在的或内在的环境改变有很强烈的反应性，因此在某些条件下可以产生强烈的血管收缩，继而产生强烈的血管扩张产生偏头疼，这是一种机制。
第二种机制就颅内神经痛觉纤维的传导的紊乱，是从三叉神经开始到中脑、桥脑以至于大脑皮层下的感觉系统传导出现一些过敏话，在有些条件下出现这种痛觉传导的超敏，从而引起偏头疼，这是一个机制。
第三种机制就是激发性的偏头疼，很多疾病都会伴发偏头疼，像心脏的疾病，特别典型的像心脏的微栓子脱落脑部可以引起偏头疼。另外脑部有动脉瘤、动脉畸形、夹层动脉瘤、脑部血管炎和一些遗传性的血管病变都可以伴发偏头疼，这种叫继发性偏头疼。