Patogeneza migreny jest złożona i nie w pełni poznana. Współcześnie przyjmuje się, że mechanizm napadu migrenowego jest trzyfazowy:
- faza ośrodkowa - pobudzenie neuronów oś-rdokowych (pnia mózgu)
- faza naczyniowa - skurcz lub rozkurcz naczyń tętniczych w obrębie głowy (w mózgu lub poza nim)
- faza nerwowa - pobudzenie nerwu trojdzielnego z wydzieleniem aktywnych neuromediatorów.
Uważa się, że pobudzenie którejkolwiek z wymienionych faz jest wystarczające do wystą-pienia napadu migreny. Każda z faz może być dominująca w różnych zespołach migrenowych.