อาการของไมเกรนเกี่ยวข้องกับการทำงานของเส้นเลือดและเส้นประสาทในสมอง เมื่อเส้นเลือดในสมองหดตัวและถูกขยายให้กว้างออกเป็นการกระตุ้นให้เกิดอาการปวดศีรษะ และจากการศึกษายังพบอีกว่าอาการปวดศีรษะแบบไมเกรนนี้เกี่ยวข้องกับอาการป่วยอย่างรุนแรงทางร่างกาย เช่น เส้นเลือดแดงโป่งพอง ปัญหาการมองเห็นของสายตา โรคทางปาก ฟัน หรือเหงือก ซึ่งอาจเกิดอาการได้บ่อยๆ เช่น หนึ่งครั้งหรือสองครั้งต่อสัปดาห์ และสามารถถ่ายทอดทางกรรมพันธุได้ คืออาจเกิดในรุ่นปู่ย่า และหายไปในรุ่นพ่อ แล้วกลับมาแสดงอาการอีกครั้งในรุ่นหลาน ก่อนเป็นไมเกรนหนึ่งวันก่อนหน้านั้นจะเริ่มปวดศีรษะ อารมณ์และความจำเปลี่ยนแปลงคิดอะไรไม่ออก สมองมึนตื้อ อาจพูดติดขัดบางครั้ง ก่อนเริ่มปวดศีรษะบางคนรู้สึกเหมือนเห็นแสงผ่านหรือมีประการแสงระยิบระยับ

บางคนรู้สึกชาบริเวณมือและปาก เหล่านี้เป็นสัญญาณของโรคไมเกรน และในบางรายอาจมีอาการมากกว่านั้นคือเป็นลมชักหรือลมบ้าหมูร่วมด้วย เมื่อเริ่มปวดศีรษะและปวดมากขึ้นเรื่อยๆอาจจะปวดข้างเคียงหรือปวดพร้อมกันทั้งสองข้างก็ได้ โดยอาการปวดหัวอาจเริ่มข้างหนึ่งแล้วย้ายไปปวดอีกข้างหนึ่ง และพบอาการคลื่นใส้ร่วมกับปวดเกร็งกล้ามเนื้อคอและหนังศีรษะ และอาจจะมีความรู้สึกไวต่อแสงด้วย เมื่ออาการปวดศีรษะทุเลาลง อาการคลื่นไส้และปวดกล้ามเนื้อก็จะลดลงตามไปด้วย มีอาการอ่อนเพลีย ง่วง เซื่องซึม สลบ ไสล และต้องการนอนพัก

เนื่องจากปัจจัยที่ก่อให้เกิดไมเกรนได้แก่ โรคภูมิแพ้ ความเครียดสะสม ความผิดปกติของตับ อาการท้องผูก นอนมากหรือนอนน้อยเกิดไป ทำให้เกิดความไม่สมดุล อารมณ์เปลี่ยนแปลง การจ้องมองแสงจ้านานเกินไป ระดับฮอร์โมนที่เปลี่ยนแปลง ขาดการออกกำลังกาย และสภาพอากาศเปลี่ยนแปลงบ่อย โดยเฉพาะคนที่ต้องเดินทางเป็นประจำ นอกจากนี้ภาวะความดันโลหิตต่ำยังเกี่ยวข้องกับไมเกรนด้วย เนื่องจากพบว่าเมื่อเกิดอาการไมเกรน ความดันโลหิตจะต่ำลง และคนที่เป็นโรคความดันโลหิตต่ำมักปวดศีรษะ วิงเวียน และเป็นลมได้ง่ายกว่าปกติ