偏头痛的成因较为复杂，可能与遗传、神经细胞兴奋性紊乱以及血管舒缩功能障碍等多种因素相关。据统计，约60%的偏头痛患者有家族遗传史。
遗传因素方面
家族遗传倾向： 偏头痛具有明显的遗传易感性，如果家族中有直系亲属患有偏头痛，那么其他人患偏头痛的风险会显著增加。研究发现，若父母一方患有偏头痛，子女患病概率约为50%；父母双方都患病，子女患病概率可高达75%。基因相关： 目前已经发现了一些与偏头痛发病相关的基因位点，例如某些染色体上的基因变异可能影响神经递质的代谢、血管的调节等，从而增加偏头痛的发病风险。
神经递质紊乱方面
5 - 羟色胺失衡： 5 - 羟色胺是一种重要的神经递质，在偏头痛的发生中起着关键作用。当5 - 羟色胺水平波动时，容易导致颅内血管收缩和舒张功能异常。比如，在偏头痛发作前，大脑中的5 - 羟色胺含量会出现下降，进而引起颅内外血管的张力改变，引发头痛。其他神经递质影响： 去甲肾上腺素、多巴胺等神经递质的失衡也可能参与偏头痛的发病。例如，去甲肾上腺素能影响血管的收缩和舒张，其水平的异常变化可能导致偏头痛的发作。
血管舒缩功能障碍方面
颅内血管变化： 偏头痛发作时，颅内的动脉会先出现收缩，导致脑血流量减少，随后动脉又会扩张，使得血管周围的组织受到刺激，从而引发头痛。这种血管的过度收缩和扩张过程会刺激神经末梢，释放出一些致痛物质，进一步加重头痛症状。颅外血管因素： 颅外的血管舒缩功能异常也与偏头痛有关，比如面部、颈部的血管在某些因素刺激下发生舒缩功能紊乱，也可能传导至头部引发偏头痛。例如，寒冷刺激、情绪紧张等因素可能诱发颅外血管的异常舒缩，从而触发偏头痛发作。