Obecně je bolest mechanismem, který nás má varovat při počínajícím poškození tkáně. To, jak silně jsou jednotlivé tkáně schopny bolet, závisí na hustotě nervových vláken vedoucích bolest, která jsou v nich obsažena. Nervová vlákna v oblasti hlavy patří trojklanému nervu.

Zajímavé je např. to, že mozek sám o sobě nervová vlákna vedoucí bolest prakticky neobsahuje a tudíž ani při větším poškození nebolí. Co naopak bolí v hlavě velmi intenzivně, jsou mozkové pleny, což jsou obaly na povrchu mozku.

Častým zdrojem bolesti hlavy jsou mozkové cévy, které jsou bohatě nervově zásobeny a reagují tudíž velmi citlivě na nervové podněty. Současně jsou citlivé i na vlivy hormonální.

Také svaly a jejich úpony v týlní a spánkové oblasti jsou velmi často zdrojem bolestí hlavy. Tyto bolesti bývají někdy nazývány bolestmi od krční páteře a tvoří asi jednu čtvrtinu bolestí hlavy.

Velmi bolestivé mohou být rovněž kosti (lebka a kosti obličeje), ale vzhledem ke své pevnosti bývají ve skutečnosti poměrně málokdy zdrojem velkých a dlouhotrvajících bolestí.