Đau đầu được phân loại là đau đầu nguyên phát hoặc thứ phát và đau đầu nguyên phát là do các cấu trúc nhạy cảm với cơn đau của đầu có vấn đề. Đau đầu thứ phát do bất kỳ một trong số các bệnh lý tiềm ẩn gây ra. Trong những trường hợp này, tình trạng bệnh lý thường gây ra một số dạng sưng đè lên các dây thần kinh ở đầu, gây ra đau đầu.
Đau đầu nguyên phát là loại phổ biến nhất. Đau đầu từng cụm, đau nửa đầu và đau đầu do căng thẳng đều được xếp vào nhóm đau đầu nguyên phát. Các dạng đau đầu nguyên phát ít phổ biến hơn bao gồm đau đầu do ho, đau đầu do quan hệ tình dục, đau đầu mãn tính hàng ngày và đau đầu do tập thể dục. Căng thẳng, tư thế không tốt, uống rượu, thiếu ngủ và bỏ bữa có liên quan đến chứng đau đầu nguyên phát ở một số người.
Hàng chục tình trạng khác nhau gây ra đau đầu thứ phát. Đau đầu do tủy sống xảy ra khi một người nào đó có lượng dịch não tủy thấp, và đau đầu do viêm xoang có liên quan đến tình trạng viêm các hốc xoang. Đau đầu thứ phát cũng liên quan đến đột quỵ, chấn động, tăng nhãn áp, cúm, viêm màng não và các vấn đề về răng miệng. Đau đầu do ăn kem được coi là một loại đau đầu thứ phát, vì đau đầu do ăn kem xảy ra khi một thứ gì đó lạnh chạm vào vòm miệng, ảnh hưởng đến một số dây thần kinh quyết định lượng máu chảy lên đầu. Do đó, các mạch máu trong đầu sưng lên, dẫn đến đau đầu có thể kéo dài từ 1 đến 5 phút.