月經期間頭痛主要跟體內的激素變化有關，月經期間體內的激素雌二醇的濃度降低，引起顱內外血管對某些因素如5-羥色胺等物質更敏感，從而引起血管張力的變化，使一部分敏感的人會產生頭痛的感覺，月經後血清中的雌二醇濃度恢復正常，病人的疼痛也就緩解了。另外雌二醇的變化可以刺激前列腺素的分泌，前列腺素作用於血管引起血管的收縮與擴張，也會產生頭痛。