Les migraines sont causées par un trouble du traitement sensoriel d'origine génétique. Cette hypersensibilité innée aux stimuli entraîne des crises migraineuses épisodiques. Cependant, elle a également un impact entre les crises. Le système nerveux d'une personne migraineuse réagit particulièrement fortement aux stimuli rapides et excessifs (par exemple, le stress, la colère, la tension, le bruit, la lumière) et ne parvient pas à se protéger efficacement d'une surcharge sensorielle. Les migraineux ne s'adaptent pas aux stimuli récurrents, contrairement à ce qui se passe habituellement. L'hyperréactivité cérébrale entraîne une augmentation continue de l'activité cérébrale et, par conséquent, un déficit énergétique des cellules nerveuses. L'activité électrique du cortex cérébral est perturbée, voire complètement interrompue. L'hyperactivité de groupes de cellules nerveuses s'accompagne d'une libération incontrôlée de neurotransmetteurs. Il en résulte une réaction inflammatoire neurogène dans les vaisseaux sanguins des méninges, provoquant une douleur pulsatile et lancinante. L'activité physique intensifie la douleur, rendant généralement le repos au lit nécessaire. Une autre conséquence est l'activation de réflexes de protection, tels que les nausées et les vomissements. Dans la migraine chronique, la sensibilisation se propage à la fois temporellement et spatialement.