В основі головного болю лежить подразнення больових рецепторів, розташованих у: твердій мозковій оболонці та судинах мозку; окістя черепа, судинах м'яких тканин голови, м'язах.
Коли сильно болить голова, Нерідко люди кажуть: «У мене зараз мозок вибухне!». на насправді у самій тканині мозку хворіти нічому – там просто немає больових рецепторів. Вони розташовані у твердій мозковій оболонці та судинах мозку, а також у черепній окісті та судинах м'язів та м'яких тканин. голови.
При надмірному розтягуванні судин людина відчуває ритмічні, синхронні з пульсом тупі удари в голові. Якщо проблема з судинами виникає в одній судинної зоні, то пульсуючий біль відчувається у певному місці голови або захоплює її половину.
Болі можуть мати розпираючий, тупоподібний характер. Біль часто виникає (або посилюється) в другій половині ночі або під ранок. Хворий може навіть прокидатися від сильних болів у голові. При стресі або фізичному посиленні біль стає більш інтенсивним (або з'являється, якщо до цього його не було).