头晕伴有恶心呕吐症状，多与人体的前庭系统、自主神经功能等相关。当出现头晕时，约有30% - 50%的人会伴随恶心呕吐情况。这是因为头晕时刺激了内耳的前庭感受器，而前庭感受器与颅内的自主神经中枢关系密切，刺激传导会影响到胃肠道的神经调节，进而引发恶心呕吐。
前庭 - 自主神经反射机制
前庭感受器受刺激： 内耳的前庭器官是感受身体平衡的重要结构，当头晕发生时，比如耳石症导致耳石移位，刺激了前庭感受器，这种刺激会通过神经传导通路传递。例如，耳石症引起的头晕，耳石对前庭毛细胞的异常刺激，会启动一系列神经反应。自主神经被影响： 前庭感受器的刺激会影响到自主神经，自主神经中的迷走神经等会被激活。迷走神经兴奋时，就会引起胃肠道的反应，出现恶心呕吐。就像在晕动病中，乘车、乘船等运动刺激前庭，迷走神经兴奋，导致胃肠蠕动等功能紊乱，进而恶心呕吐。
脑部病变相关因素
后循环缺血： 后循环主要供应脑干、小脑等部位，当后循环缺血时，比如椎动脉狭窄等情况，不仅会引起头晕，还可能影响到呕吐中枢相关区域。大约有10% - 15%的后循环缺血患者会伴有恶心呕吐，因为后循环的病变影响了神经传导，导致呕吐反射的异常。小脑病变： 小脑主要负责协调运动和维持平衡，小脑发生病变时，如小脑梗死，除了头晕，也常伴随恶心呕吐。这是因为小脑病变影响了与呕吐相关的神经通路，使得恶心呕吐症状出现。
其他系统疾病关联
高血压： 当血压突然升高时，如血压在180/110mmHg以上的高血压急症，除了头晕，也会伴有恶心呕吐。这是因为血压升高刺激了颅内的血管和神经，通过神经反射引起胃肠道的反应。颈椎病： 颈椎病导致椎动脉受压时，会引起脑供血不足，出现头晕，同时也可能刺激颈部的交感神经，进而影响胃肠道，导致恶心呕吐。有研究发现，约20%的颈椎病患者会出现头晕伴恶心呕吐的情况，特别是神经根型颈椎病或椎动脉型颈椎病。