头痛并呕吐可能由多种原因引起。比如颅内压增高性疾病，像脑出血患者，往往在短时间内就可能出现剧烈头痛并伴有呕吐，颅内压可能会在短时间内升高至200mmH₂O以上；而蛛网膜下腔出血也会导致突发的剧烈头痛，同时常伴随呕吐症状。
一、神经系统疾病相关
1. 偏头痛发作
偏头痛发作时，约有一半的患者会伴有恶心、呕吐症状。偏头痛多表现为单侧头部搏动性疼痛，疼痛程度一般较剧烈，发作前可能有视觉先兆，比如看到闪光、暗点等，每次发作可持续4 - 72小时。
2. 脑膜炎
脑膜炎患者除了头痛、呕吐外，还常伴有发热。细菌感染引起的脑膜炎，起病较急，病毒感染引起的脑膜炎相对起病稍缓。患者脑脊液检查会发现白细胞计数升高等异常情况，白细胞计数可能会达到100 - 1000×10⁶/L左右。
二、五官科疾病相关
1. 青光眼
急性青光眼发作时，患者会出现剧烈头痛并伴有呕吐。同时眼压会明显升高，可高于21mmHg。除了头痛呕吐外，还会有视力急剧下降、虹视（看灯光有彩虹样光环）等表现。
2. 鼻窦炎
严重的鼻窦炎也可能导致头痛并呕吐。一般是鼻窦区域的闷痛、胀痛，随着鼻窦炎加重，头痛可能会伴随呕吐，并且可能伴有鼻塞、流脓涕等症状，鼻窦CT检查可发现鼻窦黏膜增厚等改变。
三、全身性疾病相关
1. 高血压急症
当血压急剧升高达到高血压急症水平，如收缩压突然升高至180mmHg以上时，患者会出现头痛，多为全头部胀痛，同时常伴有呕吐。这是因为血压过高导致颅内血管压力升高，刺激神经引起头痛呕吐。
2. 中暑
在高温环境下中暑时，患者会出现头痛、呕吐症状。同时可能伴有体温升高，可超过38℃，还会有口渴、乏力等表现。如果是重度中暑，还可能出现昏迷等严重情况。