Le cause precise dell'emicrania sono sconosciute. Tuttavia, si ritiene che l'emicrania possa essere il risultato di temporanee alterazioni chimiche all'interno del cervello che provocano momentanee variazioni dei vasi sanguigni cerebrali. Circa la metà delle persone che soffre di emicrania ha uno o più familiari colpiti dallo stesso disturbo. Ciò fa pensare ad una probabile predisposizione genetica.