Existem várias razões para as dores de cabeça causadas pela tensão arterial elevada: Em primeiro lugar, se a tensão arterial de um paciente hipertenso for demasiado elevada e exceder a capacidade reguladora das artérias cerebrais, a quantidade de sangue no cérebro é maior do que o habitual, causando uma perfusão excessiva do cérebro, o que pode levar a dores de cabeça, mas estas dores de cabeça normalmente melhoram por si próprias à medida que a tensão arterial diminui. Em segundo lugar, a hemorragia cerebral. A hipertensão a longo prazo causa isquemia e formação de aneurisma nos vasos sanguíneos cerebrais, o que pode causar hemorragia cerebral uma vez que o aneurisma se rompa. Em terceiro lugar, o enfarte cerebral, a tensão arterial elevada pode causar aterosclerose das artérias cerebrais e estreitar a luz. Uma vez que a placa aterosclerótica se torna instável e ocorrem alterações secundárias tais como ruptura e hemorragia, pode causar uma grande área de enfarte cerebral, que também se pode manifestar como dor de cabeça.