Ne beyin dokunuz ne de iskelet kemikleriniz acıya duyarlı sinir uçlarına sahiptirler, o zaman bu acı veren baş ağrılarının kaynağı nedir? Bu cevabın başınızın sinir ucuna sahip olan bölümleriyle alakalı olması gerekmektedir. Örneğin, beyninizin yüzeyini ve alt kısmını besleyen kan damarları ağı bir tetik vasıtasıyla acı sinyalleri gönderebilen sinir lifleriyle kaplanmıştır. Acıya duyarlı diğer yerlerde olduğu gibi sinirler kafa derisinde ve kafa kaslarında da bulunabilir.
Stres, kaslardaki gerginlik, yanma ve kan damarlarının açılması veya büzülmesi bu sinirlerin acı duyarlı uçlarının beynin acı merkezlerini aktif hale getiren sinyalleri göndermesini tetikler. Mesela tansiyon baş ağrıları, uzun süreli gerilme veya stresle gerginleşen kasların kronik olarak gerilmesiyle oluşur. Uzun süreli kas gerilmesinin bir kaynağı da göz yorgunluğudur ? baş ağrısının yaygın bir sebebi.
Birçok beyinle alakalı mevzu olsa da doktorlar ve bilim adamları kesin mekanizmaları ve her bir baş ağrısı türünün altında yatan sebepleri tam olarak açığa çıkartamadılar. Fakat, uzmanlar belli başlı baş ağrısı çeşitlerinin seyir yönünü keşfetmişlerdir ve ortaya çıkarmışlardır. Örneğin, migren baş ağrıları beyindeki damarlardan akan kan akışındaki değişiklerle bağlantılıdır. Migren sürecinin bir parçası olarak, beyin faaliyetlerinin bazı kalıplarının kan damarlarının büzülmesini tetikleyerek oksijen tedarikini azalttığına inanılır. Zincir reaksiyonun bir parçası olarak, kan damarları tepki mahiyetinde genişler ve yanmaya sebebiyet verdiği bilinen bazı kimyasal maddeler salınır. Kan damarlarının etrafında sarmalanan sinirler kan akışıyla birlikte itilen acı sinyalini gönderirler. Bazı uzmanlar migrene yatkın olan insanlarda bu kan damarlarının bazı durumlara olması gerekenden daha fazla duyarlı olduğunu ileri sürüyorlar.