Причины сильных головных болей обычно делятся на две основные категории: во-первых, функциональные головные боли, основной причиной которых являются вазоневротические головные боли, также известные как головные боли при мигрени, либо из-за дисфункционального сужения и расширения кровеносных сосудов в черепе, либо из-за аномальной секреции нейротрансмиттеров, таких как 5-гидрокситриптамин, и дисфункции тройничного нерва. Существуют также первичная невралгия тройничного нерва и невралгия затылочного нерва — обе эти болезни представляют собой сильные головные боли, причина которых еще не до конца понятна, и которые иногда могут быть вызваны сдавливанием нервов окружающими сосудистыми коллатералями. Второй тип сильной головной боли вызван органическим заболеванием, в первую очередь субарахноидальным кровоизлиянием и кровоизлиянием в желудочки мозга. Значительное внутримозговое кровоизлияние также может вызвать сильную головную боль, но боль обычно менее сильная, чем при субарахноидальном кровоизлиянии. Кроме того, инфекции центральной нервной системы, такие как вирусный менингит, туберкулезный менингоэнцефалит и септический менингит, также могут вызывать сильные головные боли.