Obwohl derzeit vieles über Kopfschmerzen noch unklar ist, glauben manche Wissenschafter, dass Migräne durch funktionelle Änderungen im Trigeminus-Nervensystem und ein Ungleichgewicht der chemischen Stoffe im Gehirn, wie Serotonin, das eine regulatorische Rolle für Schmerz spielt, verursacht werden kann. Das Trigeminus-Nervensystem stellt eine wesentliche Schmerzbahn des Nervensystems dar.

Während der Kopfschmerzen sinkt der Serotoninspiegel. Wissenschafter glauben, dies führe im Trigeminusnerv zu Freilassung von sogennanten Neuropeptiden, die an die äußeren Gehirnhüllen (Meningen) reisen, und dort zur Erweiterung und Entzündung von kleinen Gefässen führen. Dies hat Kopfschmerzen zur Folge.