由於身體內部產生或接受到外在不同的特殊刺激，導致大腦腦波不正常的放電，因此相隨的引起放電神經對大量的氧氣、能量及代謝的需求，從而導致急速的血流引進並擴張腦部周邊血管。而頭痛的主要來源則是由此頭部血管的急速擴大並觸發周邊血管神經，傳遞疼痛訊號至腦幹，之後 再由三叉神經核更將釋放血管擴張並增加滲透度的物質（如血清張力素），而造成血管周圍組織 的神經性發炎，而產生持續性的頭痛爆發現象。
這類疼痛較不易定位且比較廣泛、疼痛會傳到表面的皮膚與肌肉，並常常伴隨著嚴重的自主系統與運動系統的反應（例如怕光、怕吵、噁心、嘔吐等）。