Непосредственно само вещество головного мозга, как серое, так и белое, не имеет болевых рецепторов. Такими рецепторами снабжены только оболочки головного мозга. Поэтому головная боль возникает в основном при изменении объёма головного мозга, например при нарушении кровообращения, а это в первую очередь - повышение артериального давления, когда увеличивается объём головного мозга и наступает некоторое растяжение его оболочек. Возможны изменения объёма при метаболических, обменных нарушениях, сопровождающихся отёком тканей. Физические факторы в виде изменения атмосферного давления также влияют на состояние этой системы и могут сопровождаться болевыми ощущениями. Объемные процессы вещества головного мозга, то есть опухоли или гематомы всегда сопровождаются головными болями. Частые приступы головных болей требуют консультации врача невролога или нейрохирурга и специальных исследований.