头痛并呕吐可能由多种原因引起，比如偏头痛急性发作时，约有1/3的患者会伴随呕吐症状，呕吐后头痛可能会有所缓解。
颅内压增高相关原因
颅脑肿瘤： 颅内长了肿瘤，会占据颅内空间，导致颅内压升高，从而引发头痛并呕吐。肿瘤不断生长，头痛可能会进行性加重，还可能伴有视力下降、肢体无力等症状。脑出血： 高血压患者血压突然升高时，可能会导致脑血管破裂出血，血液在颅内积聚，引起颅内压增高，出现头痛、呕吐，通常头痛比较剧烈，多为胀痛或撕裂样痛。
神经系统感染引发
脑膜炎： 细菌、病毒等病原体感染脑膜，引发炎症反应，刺激脑膜和神经，导致头痛、呕吐。同时可能伴有发热、颈项强直等表现，像化脓性脑膜炎，起病急，发热明显。脑炎： 病毒等感染脑实质，引起脑组织炎症，也会出现头痛、呕吐，还可能有精神症状，如烦躁、嗜睡等，严重的会抽搐、昏迷。
偏头痛导致
典型偏头痛： 发作前可能有视觉先兆，比如看到闪光、暗点等，随后出现一侧头部搏动性疼痛，同时伴有恶心、呕吐，呕吐后头痛可逐渐缓解，头痛持续时间一般为4~72小时。普通偏头痛： 没有明显先兆，多为双侧头部疼痛，程度相对较轻，但也会伴有恶心、呕吐，日常活动可能会加重头痛。
其他可能因素
青光眼： 眼压急剧升高时，会引起头痛并呕吐，头痛通常位于眼眶周围或额部，同时伴有视力模糊、眼胀等症状。测量眼压会发现明显升高，一般超过21mmHg。颈椎病： 严重的颈椎病可能会压迫神经和血管，影响脑部供血，导致头痛，同时可能伴有颈部疼痛、上肢麻木等，当颈部姿势不当刺激到相关结构时，容易引发呕吐。