Ci sono numerose teorie riguardanti la fisiopatologia dell'emicrania, ma la vera natura di questa patologia è ancora sconosciuta. La difficoltà nella formulazione di una teoria è che essa deve tenere conto sia dello scatenamento degli attacchi, sia di tutti gli altri fenomeni: prodromi, aura, mal di testa e sintomi associati, risoluzione e recupero. Ad oggi nessuna teoria spiega, in maniera esaustiva, l'intero processo dell'emicrania.