Причиною головної болі можуть бути різні процеси, що впливають на тверду мозкову оболонку, м'язи та сухожилля скальпа, нервові стреси. У момент якогось сильного неприємного або навіть приємного переживання виникає перенапруження м'язів скальпа, яке залишається надовго і часто відчувається у вигляді шолома (шапочки) на голові. Болі типу "шолома" бувають і при тривалих стресах, частіше у жінок (пияцтво чоловіка, невдачі в сім'ї або на роботі і т.п.).
Головні болі, обумовлені роздратуванням твердої мозкової оболонки, можуть бути викликані багатьма захворюваннями: пухлиною головного мозку, менінгітом, абсцесом мозку, гострим порушенням мозкового кровообігу, травмою головного мозку. Крім того, біль - симптом інтоксикації, тобто потрапляння в організм отрути (токсину) або вироблення його в організмі мікробами: при грипі, запаленні легенів, зловживанні спиртними напоями та їх сурогатами, інших отруєннях.
Головні болі можуть бути спровоковані болючим процесом в лицьовій частині голови, частіше всього в придаткових пазухах носа: гайморит (запалення пазух верхньої щелепи), фронтит (запалення лобових пазух), запаленням мигдаликів або гланд, закладеністю носа при нежиті.
Часто болі пов'язані з патологією зубів або ясен: погано встановлена пломба, запалення пульпи зуба, пролежні від знімного протеза, стоматит (виразки на слизовій оболонці рота), висипання герпесу (лихоманки).
Особливе місце займає головний біль віддзеркаленого характеру, тобто коли причина її криється поза мозкової і лицьової частини. Це головні болі при шийному остеохондрозі. Вони відзначаються у 95% міських жителів після 40 років незалежно від статі і віку. Хворі скаржаться на біль в шиї і (або) потилиці, який піднімається по поверхні голови догори і наперед, іноді вона стріляючого характеру, що віддає в руку і в око. Такі болі найчастіше переважають в одній половині голови і посилюються при повороті голови в сторону. На висоті болі можливі запаморочення, нудота, і навіть втрата свідомості. Викликає ці болі шийний остеохондроз, тобто структурні зміни в міжхребцевих дисках і самих хребцях, які призводять до подразнення нервових корінців, що виходять зі спинного мозку і іннервують у руки, шию, волосисту частину голови.
Головний біль у вигляді нападів, частіше в певній половині голови, може бути проявом мігрені.