(1)物理因素
当颅内外致痛组织受到炎症、损伤或肿物的压迫等因素而产生头痛，具体表现在：
1)当颅内血管被牵引、伸展或移位时，可产生头痛。如脑肿瘤、血肿、脓肿所致的颅内占位性病变，脑水肿、静脉窦血栓、脑积水、脑肿瘤等所致的颅内压力增高，腰椎穿刺或腰椎麻醉后所致的颅内压力降低，这些因素均可使血管受牵引、移位。
2)血管扩张因素。各种原因引起颅内、外动脉扩张均可以产生头痛，如颅内外急性感染、毒素、低血糖、缺氧、一氧化碳中毒、酒精中毒、脑外伤、癫痫、高血压危象、高血压脑病等因素可导致血管扩张。另外有些药物如硝酸甘油可引起血管扩张，从而产生头痛。
引起头痛的原因
3)脑膜受刺激。脑膜上有痛觉敏感组织，当颅内出现感染，产生炎性渗出物(如各种脑膜炎)或者出血性疾病的血液(如蛛网膜下腔出血)刺激脑膜，或者上述疾病产生脑水肿而牵引脑膜，可以导致头痛。
4)肌肉收缩因素。头面部和颈部肌肉的紧张、收缩是造成紧张性头痛的主要原因，肌肉的收缩会压迫周围小血管和组织，使它们释放化学物质，这些化学物质引起疼痛刺激，造成头痛。某些工种，如缝纫匠、打字员、教师等经常用固定姿势工作，很容易使人颈部肌肉紧张、收缩。颈椎退行性变化也是产生紧张性头痛的重要原因。
5)神经受到刺激或者病损。当颅神经、颈神经受到肿瘤压迫，或者遭受炎症如三叉神经炎、枕神经炎，或遭受刺激如三叉神经痛等，可导致头、颈、面疼痛。
6)由于眼、耳、鼻、副鼻窦、牙齿、颈部的疾病，可扩散或反射到头内部，造成牵涉性头痛。
(2)生化因素
如去甲肾上腺素、5-羟色胺、缓激肽、前列腺素多巴胺等在偏头痛病人中有明显的变化(可参照上述问题)。对于紧张性头痛，也可能是由于缓激肽等导致慢性炎症的结果。
(3)内分泌因素
临床上经常遇到一些女性偏头痛患告在妊娠期间头痛缓解，而在月经期前后头痛可发作或加重，这可能与性激素有关，已有研究证实了这一点。研究发现，与月经有关的偏头痛患者在头痛发作时血中雌二醇浓度明显下降。因此有些更年期头痛在使用雌二醇后可使头痛缓解。
(4)神经精神因素
由于精神或情绪因素引起病人忧虑、焦急，常见于神经症、癔病、抑郁症等引起的头痛。