Sebbene la maggior parte dei casi di mal di testa nei bambini siano considerati benigni, quando sono accompagnati da altri sintomi come ad esempio difficoltà di linguaggio, debolezza muscolare o perdita della visione, una più grave causa di fondo può essere sospettata. Gravi cause che devono essere valutate possono essere: idrocefalo, meningite, encefalite, ascesso, emorragie, tumori, coaguli di sangue o trauma cranico. In questi casi, la valutazione diagnostica può richiedere l'esecuzione di indagini strumentali quali la tomografia computerizzata o la risonanza magnetica per ricercare possibili patologie strutturali del sistema nervoso centrale.