一次性頭痛は慢性・反復性のため、多くの場合、患者が「いつもの頭痛」と心得ており、医療機関を受診しないことが多い。受診時はたいてい、「ふだん経験したことのない頭痛」として受診する。
緊張型頭痛（Tension headache）詳細は「緊張型頭痛」を参照

緊張型頭痛が発症する原因としては、精神的・身体的ストレスや筋肉の緊張などが複雑に絡み合っていると考えられている。この種の頭痛に関係すると考えられる項目は次の通りである。
身体的ストレス
原因としては無理な姿勢・合わない枕・目の酷使など。特に目や肩などにストレスが集中してかかると周囲の筋肉がこわばって血行が悪くなり（肩こり）、さらに疲労物質などがたまって周囲の神経を刺激し、頭痛を招くと考えられる。パソコンなど、長時間テレビ画面・モニタなどに向かって作業に従事する人などによく見られる。
精神的ストレス
原因としては心配事や不安・悩みを抱えることなど。これによって自律神経がうまく機能しなくなると、筋肉が緊張していなくても頭痛を訴えることがあるとも考えられている。このことは人間の性格にも左右される一面があり、例えば几帳面で律儀な人・生真面目な人ほどこの症状が現れやすいとも言われている。

いずれも女性に多く、数日持続する。緩徐に進行し、典型的には、頭をとりまくはちまき状に痛む。うつや精神的なストレスによって起こり、主に頚部・側頭部の異常な筋収縮に起因する。

治療は、NSAIDs[4]・筋弛緩薬やチエノジアゼピン系、抑うつ症状に三環系抗うつ薬などが使われる。低い枕で寝ることも有効。
片頭痛（migraine）詳細は「片頭痛」を参照

「片頭痛」は「偏頭痛」とも書き、「へんずつう」または「へんとうつう」と呼ぶ。朝、目が覚めて起きた時から頭痛として感じる場合や、太陽の光などを頭や目に受けて頭痛が起こった場合は片頭痛の可能性が高い。激しい運動後や緊張が解けてほっとした時、休日などにも起こりやすい。片頭痛患者の1割前後で、前兆がみられる。片頭痛の発生メカニズムについてはまだ解明されていない部分もあるが、有力な説としては「セロトニン説」と「神経血管説」の2つがある。また、遺伝の要因もあるとも考えられている。
セロトニン説
ストレス・緊張などにより脳が刺激を受けると、血液成分である血小板から血管を収縮させる作用を持つセロトニンが多量に放出されるようになり、脳内の血管が収縮する。時間の経過と共にセロトニンが分解・排泄されて減少すると、一度収縮した血管が逆に広がりはじめるようになり、この時に頭痛が起こるようになるというもの。
三叉神経血管説
脳から伝えられた何らかの刺激が血管周囲にある三叉神経を刺激し、三叉神経の末端から血管を拡張させる作用をもつサブスタンスPなどのさまざまな神経伝達物質が分泌される。その結果、血管が広がり、その周囲に炎症が起こって頭痛として自覚されるというもの。1980年代から有力視されてきた説の1つ。(三叉神経痛)

片頭痛は血管による拍動性の痛みで、若い女性に多く、しばしば家族性である。片頭痛の前は食欲が旺盛になる、甘いものが食べたくなる、眠気をさすなどと言われているが、実際に発作を予知することは不可能である。悪心嘔吐・羞明・めまい・圧痛・食欲不振・多幸感などを伴うこともある。前兆を伴うタイプもあり、視覚暗点・閃輝暗点（ギラギラ輝く歯車のようなものが見える）・一過性半盲（視界の一部が一時的に欠けて見えなくなる）・片麻痺・片側性感覚障害（痛みと半盲の出ている側の手の痺れ）・言語障害（舌のもつれ）などが前兆としてみられる。

睡眠で軽快することが多いが、起床で始まることも多い。ただし、睡眠中に呼吸が無意識のうちに止まってしまうという「睡眠時無呼吸症候群」が原因となっていることもある。口呼吸する習慣のある人・肥満気味の人は要注意である。

軽症ではNSAIDs、中等症以上ではトリプタン系薬物が用いられる。エルゴタミン製剤も有効な場合がある。またカフェインも効果的[5]である。
群発頭痛（Cluster headache）詳細は「群発頭痛」を参照

発症のメカニズムについては未だ明らかにされていない点が多いが、頭部の血管の拡張が関わっているのではないかと考えられている。飛行機の着陸時に耳を何某かのもので塞いでいたら、この痛みが出たというケースもある。

群発頭痛の最大の特徴は1年から3 - 4年に数回程度、1か月から3か月に渡る「群発期」に毎日のように決まった時間に発症する場合が多い（近年は薬の副作用なのか、時間だけがずれて群発発作が起きる人が多い）。群発地震のようにある時期に固まって起きることから、群発頭痛と言われている。

日本では、偏頭痛や三叉神経痛と間違われる場合が多く、この病名を知らない医療関係者も多いと考えられる。人により発作が来る時間は様々だが、睡眠中に発作が来ると激痛で目が覚める。これにより睡眠に恐怖を感じるケースも多い。痛みは数ある頭痛の中でも群を抜き、「スプーンで目玉をエグられる程」と例えられる。また、火山がマグマを噴出す感じが「痛みを現す」状態に似ている、と例えられる。あのマグマのような群発発作は「急激」に襲って来て、こんなに痛くて何故死なないのか不思議なほどと言われる。

お産などよりも痛いとされ、心筋梗塞、尿路結石、と並び生きているうちに味わえる三大痛の一つとされ、別名「自殺頭痛」とまで呼ばれている。目の後ろを通る血管が拡張して炎症を引き起こすため、目の奥の痛みを自覚するようである。また、この血管を取り巻いて、涙腺のはたらきや瞳孔の大きさをコントロールしている自律神経が刺激されて、涙・鼻水が出る、瞳孔が小さくなるといった症状を伴うともいわれる。吐き気を伴う場合もある。

現在の治療法は、イミグラン（3mg)の注射と純酸素吸入が効果的である。英国国立医療技術評価機構(NICE)のガイドラインでは、経鼻トリプタン[4]と酸素[4]を勧告している。

治療薬は、トリプタン系の「イミグラン」などが使われるが、作用には個人差も大きいため、必ず医師の診察をうけること。酒石酸エルゴタミンを使用した「カフェルゴット（平成20年3月末日で販売中止）」「クリアミン（S錠・A錠）」などが使われることもある。また、酒石酸エルゴタミン系とトリプタン系の薬は併用禁止で、薬は、必ず24時間あけなければならないため服用には充分注意すること。トリプタン系（イミグランなど）の薬は、閉経後の女性、心疾患の危険因子を有する患者には慎重に投与する必要があるとされる。

群発頭痛の海外での一般的な治療法は、イミグランの自己注射だったのだが、最近まで日本では頭痛に対しての自己注射療法が認められていなかったために即効性のある効果的な治療が困難であった。しかし2008年4月より保険適用にてイミグランを自己注射して群発頭痛を治療することが可能となっている。予防薬に関しては実際にはSSRI(パキシル等）・ステロイドなどが処方されているが、保険適応とはなっていない。カルバマゼピンとガバペンチンが新薬として注目されているとされる。（2011年現在）外部リンク：大阪大学医学部附属病院疼痛医療センター参照のこと。

群発頭痛は激痛のため、トリプタン系の薬（イミグランなど）の多量服用は慎重にしなければならない。とは言え「我慢の限界」を超えた痛みであることは経験者にしかわからないので、周囲から誤解を受けることもしばしばである。また、「群発期」中にアルコールを摂取してしまうと、薬の効果が薄くなり即座に激痛に襲われることもある。

プレドニンやデカドロンなどのステロイド療法もあるが、副作用のリバウンドで苦しむこともあり注意が必要である[要出典]。また、重症の場合は『慢性の群発頭痛』に至ることがある。『慢性の群発頭痛』とは、痛みの最大値を10段階で表すと、常にレベル3 - 5の痛みが「とれない」状態が続くものを言う。群発発作期と群発発作期の間も常にレベル3 - 5の痛みがあり、発作時の痛みはレベル10（max）が1 - 2時間続きその中に群発的に10段階の痛みが襲ってくる耐え難いものであると言われる。
二次性頭痛
頭部外傷による頭痛
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脳脊髄液減少症

頭頸部血管障害による頭痛
脳血管障害により頭痛が起こることもあり、代表的なものに「脳出血」「クモ膜下出血」「髄膜炎」「硬膜動静脈瘤（こうまくどうじょうみゃくろう）」などがあげられる。これらの頭痛の特徴は、突然頭部を何か堅いもので殴られたような突発的な痛みが発生することがあげられる。いずれにしても脳血管障害の場合は命に関わる危険性が極めて高くなるので、早急な救急処置を行うことが大切である。巨細胞性動脈炎は日本では頻度は少ないが、頭痛と策状の圧痛を主症状とする頭部の比較的大きな動脈を侵す血管炎である。側頭動脈が病変の主座であることが半数であるが、残りは頭部の他の動脈の炎症である。治療が遅れると半数が失明するので、見逃してはならない。
非血管性頭蓋内疾患による頭痛
脳脊髄液圧の上昇（偽性脳腫瘍）や低下、サルコイドーシス・SLEなどの非感染性炎症性疾患、髄腔内への投与に関連する頭痛、脳腫瘍などの頭蓋内腫瘍など。
物質またはその離脱に伴う頭痛