سردردها می‌توانند به دلایل مختلفی بروز کنند. بسیاری از افراد در ابتدا بر این باورند که سفتی و تنش عضلات یا گشادی عروق خونی در ناحیه سر عامل اصلی ایجاد سردرد است.
قبلاً گمان می‌شد که میگرن به دلیل گشاد شدن عروق خونی در مغز ایجاد می‌شود، اما امروزه پژوهش‌ها نشان می‌دهند که میگرن به دلیل تغییراتی در نوروپپتیدها اتفاق می‌افتد. این تغییرات توسط عصب تری‌ژمینال در مغز آزاد می‌شوند و ماده P، که با احساس درد ارتباط دارد، را هدف قرار می‌دهد.
زنان ممکن است بیشتر در معرض سردردهای شدید ناشی از نوسانات هورمون استرادیول باشند. این نوسانات احتمالاً به استفاده از روش‌های هورمونی کنترل بارداری در طول دوران باروری و همچنین درمان‌های هورمونی در زمان قاعدگی و یائسگی مرتبط است. بعلاوه، کاهش سطح هورمون استروژن می‌تواند دلیلی برای بروز میگرن‌های مرتبط با قاعدگی باشد.