头痛并呕吐的主要原因有多种，其中颅内压增高是常见因素之一，比如脑出血患者中约有一定比例会出现头痛伴呕吐症状，脑出血是由于脑血管破裂出血，导致颅内压力升高，刺激脑膜和神经引发头痛，同时呕吐多为喷射性。
颅内病变相关
脑血管疾病：除了脑出血，蛛网膜下腔出血也会导致头痛并呕吐。蛛网膜下腔出血通常是脑底部或脑表面的血管破裂，血液进入蛛网膜下腔，引起剧烈头痛，像刀割或炸裂样痛，还常伴有呕吐，且多为频繁的喷射性呕吐。颅内肿瘤：颅内长肿瘤时，肿瘤逐渐增大占据颅内空间，会使颅内压力变化，从而引发头痛并呕吐。一般头痛会呈进行性加重，呕吐常在头痛剧烈时出现，可能为喷射性呕吐。
感染性疾病导致
脑膜炎：细菌、病毒等感染脑膜时会引发脑膜炎。比如病毒性脑膜炎，患者会出现头痛、发热、呕吐等症状，头痛程度可轻可重，呕吐多为伴有头痛发作的喷射性呕吐。脑炎：脑炎是脑实质受病原体侵袭导致的炎症性病变。像单纯疱疹病毒性脑炎，患者会有头痛、发热、呕吐表现，头痛较为明显，呕吐也是常见症状，可呈喷射状。
其他原因
偏头痛：偏头痛发作时部分患者会出现头痛并呕吐情况。偏头痛多有家族史，头痛前可能有先兆，如视觉先兆等，头痛为单侧搏动性疼痛，常伴有恶心、呕吐，呕吐后头痛可能会有所缓解。青光眼：青光眼患者眼压升高时会出现头痛并呕吐症状。青光眼是由于眼内压间断或持续升高的一种眼病，头痛往往是眼痛及眼眶周围痛放射至头部，同时伴有剧烈呕吐，呕吐后眼压可能会有短暂下降，但头痛不会立刻消失。