Найчастіше біль виникає в лобовій або скроневій ділянці, хоча може локалізуватися в будь-якій частині голови. Зазвичай це пульсуючий або розпираючий біль, що посилюється при русі та фізичних навантаженнях. Нерідко виникає нудота і навіть блювання, що суб'єктивно полегшує головний біль..
У порівнянні з болем напруги або іншими типами головного болю, біль при мігрені може бути від помірної до сильної. Деякі люди можуть відчувати такий сильний біль голови, що змушені викликати бригаду «швидкої допомоги». Мігренозна головний біль, як правило, вражає лише один бік голови.
Надлишки крові тиснуть на стінки судин, що призводить до їх різкого розширення (біль біль). З'являються мікрозапалення, куди реагують нервові рецептори. Вважається, що це і спричиняє мігренозний біль. В той же час відбувається атонія стінок судин, тобто падіння їхнього тонусу.