头痛的发病机制复杂，主要是因为颅内外痛敏结构中的痛觉感受器，受到剧烈刺激，痛觉由传导通路传导至大脑皮层所引发的。颅内痛敏结构，包括静脉窦，颅底硬脑膜，迷走神经，脑膜前动脉及中动脉，舌咽神经，三叉神经。
头痛检查一般需要20分钟-30分钟左右。实验室检查血生化：电解质及细胞学检查，可了解血液细胞及生物化学的改变及其与头痛的关系。脑脊液检查：对蛛网膜下隙出血及颅内炎症等疾病的诊断有重要意义。
最有效的方法其实是服用止痛药，但服用止痛药必须听从大夫的不能随意服用，因为止痛药是最容易上瘾的药物之一，有几种对临床使用副作用小的有效止痛药。如果头痛不数次，可以尝试在急性发作时服用少量此类药片。
偏头痛比较严重时，可以出现畏光、流泪、恶心、呕吐等不适症状，并且有少数偏头痛还有先兆症状。如果有先兆症状，可以在偏头痛发作之前出现眼睛散光、黑蒙以及肢体麻木等不适症状。
有的头痛是由于长期睡眠不足引起的，应改善睡眠或者是口服促进睡眠的药物以改善头痛。有的头痛是由于长期精神紧张引起的，应舒缓心情、放松压力以减轻头痛。可以听听音乐，旅游散散心。有的头痛是由于血管痉挛引起的，可以口服药物治疗。