紧张性头痛究竟如何发作、原因何在，这仍是个谜团。人们对偏头痛了解更多，这类头痛仅影响12%的人群，但症状要严重得多，往往是头部一侧抽痛。
专家们一度认为，紧张性头痛主要是由肌肉紧张导致的，尤其是颈部、背部和肩部肌肉。但利用电子传感性测量肌肉收缩的研究发现，头痛与头部周围的肌肉紧张或放松并无一贯的关联。事实上，一些患者在不头痛的日子里肌肉更紧张。
另外一种理论认为，这种紧张是情绪上或精神上的，它是焦虑和压力在身体上的体现。但其中也并无明显的关联。一些人即便承受巨大压力也从不头痛，而有的人在压力很小的时候也会头痛。
纽约布朗克斯区阿尔伯特•爱因斯坦医学院(Albert Einstein School of Medicine)的神经学副主席理查德•利普顿(Richard Lipton)说，现在人们不再清楚什么是紧张。他说，对这一点的认识促使了国际头痛学会(International Headache Society)的诞生。国际头痛学会对头痛进行了分类，于1988年采用了“紧张性头痛”这一术语。
现在，许多头痛专家认为，紧张性头痛患者的大脑中感知疼痛的部分出现紊乱，从而令他们有时对外界刺激过分敏感。人们认为这种所谓的中枢敏感化也是与纤维肌痛相关的同一种机制。纤维肌痛是一种难以解释的普遍性疼痛症。
当然，紧张性头痛常常会伴随肌肉酸痛收缩的现象，但专家们现在认为，这种痛觉是从大脑开始的，然后反映在这些区域，而不是反过来。同样，按这个理论，紧张并不会导致头痛，但确实会加剧痛楚。
紧张性头痛常常伴随沮丧，虽然还不清楚哪种感觉先出现。利普顿强调说，情绪沮丧的人患头痛的比例更高，而经常头痛的人又常常变得沮丧。
对于许多服用非处方止痛药没用的人来说，有一类较老的三环抗抑郁药（如阿米普林或丙咪唑）可以有效地缓解慢性紧张性头痛。专家们认为，这类药物缓解疼痛的功效能够防止头痛；其剂量通常远低于治疗抑郁所用的剂量。三环抗抑郁药不会像其他止痛药一样导致反弹性头痛，但也有一些副作用，包括嗜睡、眩晕和低血压。芝加哥戴蒙得头痛中心(Diamond Headache Center)副主任默尔•戴蒙得(Merle Diamond)说，我们知道这类药物可作用于痛觉感知器官，但仍不清楚确切的机制，虽然人们使用它们已经有50年了。
