偏头痛的原因较为复杂，目前认为约有60%的偏头痛患者有家族遗传背景。比如，若家族中有偏头痛患者，其亲属发生偏头痛的风险比一般人群高3~6倍。
遗传因素导致
家族遗传倾向： 偏头痛具有一定的遗传易感性，研究发现，如果父母一方患有偏头痛，子女患偏头痛的概率约为50%；如果父母双方都患有偏头痛，子女患病概率可高达75%。这种遗传倾向与特定的基因有关，目前已经发现了一些与偏头痛相关的基因位点。
神经血管因素引发
神经调节异常： 当头部的神经调节出现紊乱时，可能会引发偏头痛。比如，三叉神经血管系统的功能异常，会导致颅内血管收缩与舒张功能失调。当颅内血管收缩时，会影响局部脑组织的血液供应，而血管舒张时又可能导致血管过度扩张，从而刺激神经末梢，引发疼痛信号的传导，最终导致偏头痛发作。血管变化影响： 颅内血管的异常变化也是偏头痛的重要原因之一。在偏头痛发作前，往往会出现颅内动脉收缩，随后颅外动脉扩张。这种血管的阶段性变化会引起相应的头痛症状。例如，在偏头痛先兆期，可能会出现视觉先兆，如闪光、暗点等，这与颅内血管收缩影响视觉中枢的血液供应有关。
内分泌与代谢因素相关
女性激素影响： 女性在月经周期、妊娠和绝经等不同阶段，偏头痛的发作情况有所不同。在月经前期，女性体内雌激素水平下降，可能会诱发偏头痛发作；妊娠期间，部分女性偏头痛发作会减轻，但也有部分女性在妊娠后偏头痛复发；绝经后，女性偏头痛的发作频率通常会降低。这主要是因为女性激素的波动会影响神经系统的功能以及血管的舒缩状态。代谢因素干扰： 一些代谢紊乱也可能与偏头痛有关。例如，体内镁离子缺乏可能会影响神经肌肉的兴奋性，导致偏头痛发作。有研究表明，约有一半的偏头痛患者存在镁代谢异常，补充镁剂可能对部分偏头痛患者有一定的缓解作用。此外，血糖的波动也可能与偏头痛相关，低血糖时可能会诱发偏头痛发作。