頭痛是最常見的內科疾病之一，而偏頭痛是原發性頭痛中最常見的類型。有研究報道偏頭痛的早期治療包括吸入100%氧氣。理論依據上，血液中氧含量的增加起到了α腎上腺素能的作用，通過血管收縮和局部代謝作用減輕頭痛疼痛。有學者通過視覺模擬疼痛量表、手動觸診記錄頭痛的緩解情況，結果提示高壓氧治療後主觀疼痛明顯減輕，而對照組則沒有。該研究提示高壓氧治療可以減輕偏頭痛，患者的主觀評價是緩解偏頭痛的最佳指標。除此以外，還有研究報道高壓氧能夠緩解頭痛相關的腫脹和壓痛。
　　過去，吸氧曾被成功地用於治療偏頭痛，但最近，吸氧在治療叢集性頭痛方面的應用得到了支持。常壓氧（NBO）吸入（100%的氧氣在海平面輸送）治療是目前較公認的治療叢集性頭痛的方法，而高壓氧（HBO）（100%的氧氣在高於正常的大氣條件下輸送）比NBO在血液中產生更高水平的氧氣，從而在緩解頭痛方面產生更大的血管收縮。目前偏頭痛也是高壓氧的適應症之一。文獻報道高壓氧能改善末梢動脈缺氧狀態，預防腦血管痙攣，也能減輕偏頭痛患者伴隨的植物神經功能紊亂的症狀。也有文獻報道高壓氧配合藥物治療療效要遠優於只給予單純藥物治療的偏頭痛患者。也就是說，對於那些單純藥物控制不好的偏頭痛患者，高壓氧也不失為一種治療措施。