Зазвичай причиною запуску цього різновиду головного болю є порушення циркадних ритмів – циклічних коливань інтенсивності різних біологічних процесів в організмі, які обумовлені зміною дня та ночі. Відповідає за безперебійність цих ритмів особлива анатомічна структура в головному мозку – гіпоталамус.
Конкретна причина та морфологічна природа кластерних головних болю не відома. Дані МРТ свідчать, що під час нападу кластерного головного болю відбувається розширення очної артерії, тоді як ПЕТ-сканування виявило активність у кавернозному синусі.
При кластерному головному болю зазвичай розвивається болісна одностороння головний біль навколо очниці або в області скроні, що супроводжується іпсилатеральним птозом, сльозотечею, ринореєю та/або утрудненням носового дихання; частіше зустрічається у чоловіків віком 20-40 років.
Біль локалізується навколо або в області ока і описується як пекуча, кинджальна, свердлувальна. Біль наростає стрімко, досягає максимуму протягом 5-10 хвилин та за відсутності лікування триває від 15 хвилин до 3 годин (у середньому 30-60 хвилин).