Болевые рецепторы имеются в разных тканях головы. Особенно богаты ими стенки кровеносных сосудов и твердая мозговая оболочка — соединительнотканный «чехол», покрывающий головной и спинной мозг. Но такие рецепторы есть и в двух других оболочках мозга (паутинной и мягкой), а также в коже головы, мышцах, глазных яблоках, надкостнице, черепных пазухах, слизистых оболочках.

Отсутствуют они только в собственно мозговой ткани и в толще кости. При головной боли болевые рецепторы активизируются, как правило, сразу в нескольких тканях. Рецепторы стенок сосудов, скажем, возбуждаются при резком спазме сосудов или скачке артериального давления и участвуют в возникновении почти всех разновидностей головной боли.