Las migrañas son causadas por un trastorno del procesamiento sensorial de origen genético. Esta sensibilidad innata a los estímulos provoca ataques episódicos de migraña. Sin embargo, también tiene repercusiones entre los ataques. El sistema nervioso de una persona con migraña reacciona con especial sensibilidad a estímulos rápidos y excesivos (p. ej., estrés, ira, tensión, ruido, luz) y no puede protegerse adecuadamente de la sobrecarga sensorial. Quienes padecen migraña no se adaptan a los estímulos recurrentes, como suele ocurrir. La mayor reactividad del cerebro produce un aumento continuo de la actividad cerebral y, en consecuencia, un déficit energético en las células nerviosas. La actividad eléctrica de la corteza cerebral se interrumpe o colapsa por completo. La hiperactividad de los grupos de células nerviosas se acompaña de una liberación incontrolada de neurotransmisores. Como resultado, se produce una reacción inflamatoria neurogénica en los vasos sanguíneos de las meninges. Esto provoca un dolor pulsátil y punzante. La actividad física intensifica el dolor, por lo que suele ser necesario el reposo en cama. Otra consecuencia es la activación de reflejos protectores en forma de náuseas y vómitos. En la migraña crónica, la sensibilización se propaga tanto temporal como espacialmente.