Manoma, kad migranamigrena yra neurologinė-kraujagyslių liga. Teigiama, kad migrena prasideda smegenyse ir iš jų sklinda kraujagyslėmis. Vieni tyrėjai teigia, jog neurologiniai mechanizmai vaidina svarbesnį vaidmenį, kai tuo tarpu kiti tiki, jog kraujagyslių sutrikimai yra pagrindinė migrenos priežastis. Dideli mediatoriaus seratonino kiekiai, kaip manoma, taip pat gali turėti įtakos migrenos atsiradimui. Esama teorijų, jog migreninis skausmas atsiranda, kai tam tikro dirgiklio paveiktos smegenų ląstelės priverčia trišakį nervą išskirti tam tikras chemines medžiagas, kurios dirgina smegenų paviršiuje esančias kraujagysles ir skatina jų patinimą. Tokios kraujagyslės perduoda impulsus į smegenų kamieną (vietą, kurioje apdorojama informacija apie skausmo pojūtį).
