La fisiopatologia de las cefaleas de origen vascular, tiene varios momentos y cada uno de estos tiene un mecanismo diferente que puede afectar de diferente manera el sistema nervioso.
Por lo general se da una vasodilatación, es decir, los vasos sanguíneos de dilatan y favorece el flujo de sangre a un espacio fuera del vaso, lo que a fin de cuentas tendrá implicaciones neurologicas como son fotofobia, percibir estímulos auditivos como tinitus, adormecimiento de un lado de la cara, entre otros síntomas.