偏头痛的成因较为复杂，目前认为遗传因素是重要原因之一，约60%的偏头痛患者有家族史。另外，神经递质失衡也与之相关，比如血清素水平的变化可能会诱发偏头痛。
遗传因素影响
家族遗传倾向： 研究表明，如果家族中有偏头痛患者，那么亲属患偏头痛的概率比普通人高出3~6倍。比如父母一方有偏头痛，子女患病几率约为50%；父母双方都有偏头痛，子女患病几率能达到70%左右。基因关联： 已有多个基因被发现与偏头痛的易感性有关，这些基因会影响血管功能、神经传导等，从而增加偏头痛发生的可能性。
神经递质方面原因
血清素的作用： 血清素是一种神经递质，它对血管收缩和神经传导有调节作用。当血清素水平出现波动时，比如突然降低，就可能引发偏头痛。女性在月经周期时，血清素水平变化较大，所以这一时期偏头痛发作相对更频繁。其他神经递质： 去甲肾上腺素等神经递质的失衡也可能参与偏头痛的发生。去甲肾上腺素能影响神经系统的兴奋性，其水平异常会干扰神经传导通路，导致偏头痛发作。
环境因素诱发
饮食因素： 一些食物可能诱发偏头痛，比如含有酪氨酸的奶酪、巧克力，含有亚硝酸盐的腌制食品，还有含咖啡因的咖啡、茶等。过量摄入这些食物可能刺激神经系统，引发偏头痛。一般每天摄入咖啡因超过200毫克（约2杯咖啡的量）就可能增加偏头痛发作风险。环境刺激： 强光、噪音等环境刺激也容易诱发偏头痛。比如在强光下待久了，眼睛受到刺激，可能通过神经传导引发头部血管和神经的异常反应，进而导致偏头痛发作；持续的噪音超过85分贝，也会让人精神紧张，诱发偏头痛。