颅内的痛敏结构包括颈动脉窦、脑膜前动脉、中动脉、颅底硬脑膜、三叉神经、舌咽神经、迷走神经、颈内动脉近端的部分以及邻近Willis环的分支,脑干导水管周围的灰质、丘脑感觉中继核核等。
颅外的痛敏结构包括颅骨骨膜、头部皮肤、皮下组织、帽状腱膜、头颈部肌肉和颅外动脉,颈部2、3颈神经、眼、耳、牙齿、鼻窦、口腔部位和鼻腔的黏膜等。
机械和化学、生物刺激和体内生化改变作用于颅内、外的痛敏结构可引起头痛,如血管被牵拉、扩张、移位,神经被牵拉、压迫、炎症刺激、创伤、肌肉痉挛、脑膜刺激,颅内压异常等。