病因不明，傳統(tǒng)的觀點認為該疾病與血管功能障礙有關。發(fā)病機制：有以下幾種觀點可供參考：①血管源說：某些擴血管藥物，如硝酸甘油、組胺、乙醇等可誘發(fā)發(fā)作，而縮血管藥物，如麥角胺、去甲腎上腺等可使之緩解。有研究發(fā)現(xiàn)其發(fā)作時痛側海綿竇段大腦中動脈管徑擴大，發(fā)作停止后變小。經顱多普勒檢查，發(fā)作時痛側大腦中動脈平均血流速度明顯高于對側，也高于緩解期，而痛側大腦前動脈流速低于對側。熱成像檢查發(fā)現(xiàn)痛側眶區(qū)散熱增加。有人發(fā)現(xiàn)叢集發(fā)作期眶上靜脈及海綿竇有炎性改變，導致眼靜脈回流障礙并激活疼痛神經纖維，引起眼痛、流淚、鼻塞、流涕等癥狀。②神經源說：發(fā)作疼痛均發(fā)生在三叉神經第1、2支分布區(qū)，提示與三叉神經有關。可能三叉神經受到逆行性刺激，誘發(fā)P物質和其他血管活性肽釋放，引起血管擴張而頭痛。疼痛發(fā)作側的自主神經癥狀，提示交感神經興奮性降低，副交感神經興奮性增高，說明自主神經功能障礙在發(fā)病中起一定作用。實驗發(fā)現(xiàn)眶上靜脈及海綿竇炎癥可能損害交感神經纖維，引起自主神經癥狀，因此，可以認為血管因素和神經因素在頭痛發(fā)作中可能共同起作用。發(fā)作有明顯周期性，有的像定時鐘一樣，每天幾乎在恒定的時間發(fā)作，因此有人提出可能存在中樞神經系統(tǒng)功能障礙，如源于下丘腦后部調節(jié)自主神經的神經元功能障礙，下丘腦前部，如視上核與生物鐘節(jié)律有關的神經功能紊亂。生物鐘受5-HT調節(jié)，某些治療叢集性頭痛的藥物可加強5-HT能神經傳導，提示有5-HT能神經的功能障礙。③組胺說 組胺是一種強血管擴張藥，部分患者血中組胺增高，皮下注射組胺可以誘發(fā)患者頭痛發(fā)作，臨床癥狀很像組胺反應，應用組胺脫敏治療對部分患者有效。此外，有人發(fā)現(xiàn)患者痛側顳部皮膚肥大細胞增多，其活性增強，該細胞能合成和釋放某些血管活性物質，如組胺、5-HT等。據此提出該疾病的發(fā)病與組胺有關，但確切機制，因果關系并不清楚。