偏头疼的成因较为复杂，目前认为可能与遗传、神经细胞兴奋性紊乱以及血管舒缩功能障碍等因素有关。据统计，约60%的偏头疼患者有家族史。
遗传因素方面
基因遗传倾向： 偏头疼具有明显的遗传易感性，若家族中有直系亲属患有偏头疼，那么其亲属患偏头疼的风险会比普通人群高出2 - 3倍。研究发现，某些特定基因的突变或变异可能会增加个体患偏头疼的概率，比如与神经递质代谢、血管调节等相关的基因出现异常时，就容易引发偏头疼。
神经细胞兴奋性紊乱角度
神经递质失衡： 当大脑中的神经递质，如血清素、去甲肾上腺素等出现失衡时，就可能诱发偏头疼。血清素是一种对情绪、疼痛感知等有调节作用的神经递质，当血清素水平异常降低时，会影响神经细胞的正常功能，导致神经细胞兴奋性紊乱，进而引发偏头疼发作。例如，在一些偏头疼患者的发作期，血清素的含量会明显低于正常水平。三叉神经血管系统异常： 三叉神经血管系统的功能异常也是导致偏头疼的重要原因之一。三叉神经受到刺激后会释放一些神经肽等物质，这些物质会引起颅内血管的扩张、通透性增加等，从而引发头部的疼痛，表现为偏头疼的症状。当三叉神经血管系统出现紊乱时，这种异常的神经冲动传导就会导致偏头疼的发生。
血管舒缩功能障碍方面
血管收缩与舒张失调： 正常情况下，颅内血管能够进行有序的收缩和舒张来维持脑部的血液供应和正常的生理功能。但在偏头疼患者中，血管舒缩功能会出现失调。发作前可能先出现颅内血管的收缩，导致局部脑组织缺血，随后血管扩张，进而引发头疼。比如，大脑中的动脉在偏头疼发作前可能会过度收缩，之后又过度扩张，这种异常的血管活动就会刺激周围的神经末梢，产生疼痛信号，最终导致偏头疼的发作。血流动力学改变： 偏头疼发作时，还可能伴有脑部血流动力学的改变。研究发现，患者脑部相关区域的血流量会发生变化，发作期可能出现局部血流量减少或增加的情况，这也与偏头疼的发生和发展密切相关。例如，在偏头疼发作时，某些脑区的血流会出现暂时性的减少，影响脑组织的正常代谢，从而引发疼痛等一系列症状。