Atak migrenowy wywoływany jest prawdopodobnie wahaniami w przepływie krwi w naczyniach krwionośnych mózgu.
Najpierw dochodzi do krótkiego, kurczowego zwężenia naczyń krwionośnych, co prowadzi do niedoboru tlenu w tkance, a tym samym powoduje ból. Następnie może dojść do rozszerzenia tętnicy, jak i do aktywacji szeregu procesów biochemicznych, przy czym oba te procesy warunkują dalsze bóle.
Skłonność do migreny może być dyspozycją dziedziczną.
Migrenę mogą wywoływać środki spożywcze obciążające wątrobę, jak czekolada, niektóre rodzaje sera, tłuste pożywienie i alkohol, u kobiet zmiany hormonalne, jak przy miesiączce, w ciąży, obciążenia fizyczne i psychiczne, wpływy środowiska naturalnego, jak wiatr halny i jaskrawe światło albo też stres.
Sporo pacjentów migrenowych cierpi na rodzaj stresu ciągłego. Gdy ten zanika i następuje względne odprężenie, dochodzi do napadu migrenowego, np. podczas weekendu, na urlopie lub po podjęciu decyzji.
