头痛到呕吐可能由多种原因引起。比如偏头痛发作时，约有三分之一的患者会伴随呕吐症状，而且头痛可能持续4~72小时。
可能的疾病因素
偏头痛：
血管收缩因素： 偏头痛发作前期，颅内血管会收缩，这可能引发头痛，之后血管扩张又会加重刺激，进而导致呕吐。通常偏头痛患者单侧头部会有搏动性疼痛，疼痛程度中到重度。神经递质因素： 偏头痛发作时，体内5 - 羟色胺等神经递质失衡，这会影响神经调节，从而出现头痛伴呕吐的情况。
颅内压增高：
颅脑肿瘤： 肿瘤不断生长会占据颅内空间，使颅内压力升高，进而引发头痛，而且这种头痛往往呈进行性加重，同时还会伴有喷射性呕吐。例如，随着肿瘤增大，头痛会越来越剧烈，呕吐在早上可能更明显。脑出血： 脑部血管破裂出血后，血液会积聚在颅内，导致颅内压迅速升高，引起头痛，同时常伴有呕吐，患者还可能出现肢体无力、言语不清等症状。
脑膜炎：
细菌感染引起的脑膜炎： 细菌侵入脑膜引发炎症，会刺激脑膜和神经，导致头痛，并且多伴有发热、呕吐等症状。比如化脓性脑膜炎，头痛较为剧烈，呕吐频繁。病毒感染引起的脑膜炎： 病毒感染脑膜后，也会导致脑膜炎症反应，出现头痛、呕吐，同时可能有发热、颈项强直等表现。
其他可能因素
青光眼：
眼压升高： 青光眼患者眼内压升高，会影响眼部神经及周围组织，疼痛可能放射到头部，引起头痛，同时伴有呕吐，还会出现视力模糊、眼痛等症状。一般眼压会高于正常范围（正常眼压范围约10~21mmHg）。
高血压急症：
血压急剧升高： 当血压在短时间内急剧升高，超出脑部血管的调节能力时，会导致脑部血管痉挛或充血，引起头痛，同时可能伴有呕吐，患者还会有血压明显升高（收缩压常＞180mmHg，舒张压＞120mmHg）、心慌等表现。