Đặc điểm nổi bật nhất của hội chứng đau nửa đầu Migraine là cảm giác giật thon thót (nhói/giật từng cơn) ở vùng bị đau. Cơn đau thường xuất phát từ một bên đầu, có thể lan sang vùng gáy và cả đầu, kéo dài từ 4-72 giờ (một số cơn nhẹ kéo dài 2h). Tuy nhiên, để được chẩn đoán là hội chứng đau nửa đầu Migraine (đau đầu vận mạch) thì cần kèm theo 1 trong các triệu chứng sau.

- Tiền sử đã có ít nhất 5 cơn đau
- Trong cơn đau thường sợ tiếng động, hoặc sợ ánh sáng (thường chỉ muốn ở chỗ yên tĩnh hoặc chỗ tối cũng giúp nhẹ bớt cơn đau)
- Cảm giác buồn nôn hoặc nôn
- Không dám hoạt động thể lực, vì đau nặng hơn khi vận động mạnh (ví dụ nhói đau mạnh hơn theo từng bước đi/ bước chạy).

Nguyên nhân hội chứng đau nửa đầu Migraine là do sự co giãn bất thường của mạch máu với sự tham gia của chất dẫn truyền thần kinh Serotonin. Chất dẫn truyền thần kinh Serotonin có vai trò điều hòa giấc ngủ, tâm trạng và đặc biệt là cảm giác đau.

Khi có các yếu tố khởi phát như căng thẳng, mất ngủ, đến kỳ kinh, thay đổi thời tiết, dùng chất kích thích… thì Serotonin được giải phóng ra đối với tất cả mọi người, gây co giãn mạch máu. Tuy nhiên ở những người mắc hội chứng đau đầu Migraine (đau đầu vận mạch), thì mức nền Serotonin thấp làm cho bộ não của họ nhạy cảm hơn với Serotonin. Vì thế khi chất này được giải phóng đột ngột, bộ não trở nên bị kích thích mạnh, từ đó gây ra cơn đau dữ dội hơn.