酒后头痛主要是因为酒精进入人体后，会被肝脏中的乙醇脱氢酶代谢为乙醛，乙醛具有扩张血管的作用，从而引发头痛。一般来说，饮酒后数小时内可能出现头痛症状。
酒精代谢引发血管扩张
酒精进入人体后，约90%以上在肝脏内代谢。首先乙醇在乙醇脱氢酶作用下转化为乙醛，乙醛又会在乙醛脱氢酶作用下转化为乙酸，最终分解为二氧化碳和水排出体外。但如果体内乙醛脱氢酶活性较低，乙醛代谢速度慢，就会使乙醛在体内蓄积，导致头部血管扩张，进而引起头痛。比如有些人饮酒后很快就会头痛，就是因为乙醛代谢不及时。
脱水导致头痛
酒精有利尿作用，饮酒后会使人体排尿增多，从而导致身体脱水。当身体脱水时，血液量减少，颅内血管会因缺血而收缩，之后为了补偿血液供应又会扩张，这样就容易引发头痛。一般饮酒后8 - 12小时可能会因为脱水出现头痛，而且脱水越严重，头痛可能越明显。
炎性物质释放刺激神经
酒精在代谢过程中会促使体内释放一些炎性物质，如前列腺素等。这些炎性物质会刺激头部的神经末梢，引发头痛。而且不同人对炎性物质的敏感程度不同，有些人饮酒后炎性物质释放较多，头痛就会比较明显。例如长期饮酒的人，身体对酒精代谢产生炎性物质的反应可能会更敏感。
个体差异导致的不同反应
每个人的身体状况不同，对酒精的耐受程度和代谢能力也有差异。有些人本身血管弹性较差，饮酒后血管扩张更容易引发头痛；还有些人可能存在偏头痛等基础疾病，饮酒后会诱发头痛发作。比如有偏头痛病史的人，饮酒后头痛发作的概率相对较高，而且头痛程度可能更严重。