Las migrañas son causadas por un trastorno genético en el procesamiento de estímulos. Esta especial sensibilidad innata a los estímulos conduce a ataques episódicos de migraña. Sin embargo, también tiene efecto entre ataques. El sistema nervioso del paciente con migraña reacciona de forma especialmente sensible a estímulos rápidos y excesivos (p. ej. estrés, ira, tensión, ruido, luz) y no puede protegerse adecuadamente de la sobreestimulación. Quienes padecen migraña no se acostumbran a estímulos recurrentes como suele ocurrir. El aumento de la reactividad del cerebro provoca un aumento constante de la actividad cerebral y, como resultado, un déficit de energía en las células nerviosas. La actividad eléctrica de la corteza cerebral se altera o se estropea por completo. La hiperactividad de los grupos de células nerviosas va acompañada de una liberación incontrolada de sustancias mensajeras. Como resultado, se produce una reacción inflamatoria neurogénica en los vasos sanguíneos de las meninges. Se produce un dolor pulsante y punzante. La actividad física aumenta el dolor, por lo que normalmente se requiere reposo en cama. Otra consecuencia es la activación de reflejos protectores en forma de náuseas y vómitos. En la migraña crónica, la sensibilización se extiende tanto temporal como espacialmente.