饮酒后，酒精（乙醇）很快通过胃和小肠的毛细血管进入血液，摄入体内的乙醇除少量未被代谢而通过呼吸和尿液直接排出外，大部分乙醇需要被氧化分解。人体对乙醇的吸收速度很快，而乙醇在人体内氧化和排泄的速度很慢，所以被吸收的乙醇大部分积聚在血液和各组织中，其中脑组织中的酒精浓度是血液酒精浓度的10倍，这就为宿醉后头痛埋下了后患。
目前认为造成宿醉后头痛的原因，主要有以下几个方面：
第一，酒精可抑制抗利尿激素的分泌和释放，大量利尿，脑细胞脱水，导致头痛。抗利尿激素，是由下丘脑分泌、由垂体释放的一种肽类激素，其主要作用是提高远曲小管和集合管对水的通透性，促进水的吸收，是尿液浓缩和稀释的关键性调节激素，即减少尿量。此外，该激素还能收缩血管，使血压升高，又名加压素。进入血液的酒精，一方面使循环血量增加，另一方面，可引起外周血管扩张,体温散发增加,心率加速,血压上升，从而抑制抗利尿激素的释放，同时,酒精会干扰钠代谢抑制抗利尿激素的调节作用，从而阻断抗利尿激素的分泌,导致大量利尿。研究表明，人体在摄入250毫升的酒精饮料后会排出800到1000毫升的水；也就是说，损失水分相当于摄入水分的四倍。人体水分大量丢失，身体的各个器官会从脑组织中争取水分来弥补自己的水分损失，导致脑组织收缩，进而牵动连接脑与颅骨之间的脑膜及痛敏结构，产生头痛；同时，频繁小便还会排出神经和肌肉维持机能所需的钠钾，当体内的钠盐和钾盐含量过低时，头痛、疲倦和恶心便会接踵而至。
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第二、酒精可致谷氨酸盐代谢紊乱，引起神经兴奋性中毒，导致头痛。中枢神经系统内谷氨酸盐是重要的兴奋性神经递质, 在突触活动中具有重要作用,能使突触循环对环境刺激的反应更加协调,然而过多的谷氨酸盐会引起兴奋毒性。谷氨酸盐能激活三类主要的亲离子型受体,即NMDA、AMPA、海人藻酸受体。研究结果表明，在摄入酒精过程中，酒精有联合NMDA受体抑制谷氨酸盐的阳离子通道开放功能，从而改变谷氨酸盐的运输，抑制神经细胞的活性，造成大量神经细胞损伤；当停止饮酒时，酒精对谷氨酸盐的抑制作用逐渐降低，谷氨酸盐大量释放，过多的细胞外谷氨酸盐通过激活NMDA等受体,引发细胞内钙的大量积聚,触发各种蛋白酶、核酸酶的级联反应,进一步加重细胞的损伤，从而引起头痛。
第三、酒精的主要代谢产物乙醛，可引起血管扩张，导致搏动性头痛。酒精主要在肝脏中代谢，乙醇通过血液流到肝脏后，首先被乙醇脱氢酶氧化为乙醛，然后，乙醛在乙醛脱氢酶的作用下被氧化成对人体无害的乙酸，乙酸再分解为二氧化碳和水。所以，乙醇代谢的速率主要取决于体内酶的含量，若是具备这两种酶，就能较快地分解酒精，中枢神经就较少受到酒精的作用。在人体中，都存在乙醇脱氢酶，但有些人缺少乙醛脱氢酶，乙醛脱氢酶的缺少，使酒精不能被完全分解为水和二氧化碳，而是以乙醛继续留在体内，乙醛积聚刺激肥大细胞释放血管活性物质，刺激交感神经，使血管扩张，从而引起头痛。
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第四、饮酒会引起血糖降低，使脑细胞缺乏能量供应而出现头痛。酒精抑制肝糖原分解及糖异生作用，从而引起低血糖性头痛。乙醇在肝细胞中氧化为乙酸，乙酸使辅酶1（NAD）还原为还原辅酶1（NADH），而乳酸脱氢经丙酮酸，谷氨酸经a一酮戊二酸进人糖异生的过程必需NAD，所以酒精抑制了糖异生的过程而使血糖降低；酒精可引起下丘脑一垂体一肾上腺功能异常，低血糖刺激ACTH分泌的反应减弱，使肝糖原储存减少，酒精还会分解贮存在肝脏中的肝糖原，将其转化为葡萄糖，然后通过尿液将其排出体外，进一步加重低血糖情况。血糖是脑紧急能源需求的唯一来源，脑不能储存或产生糖，只能即时的获得糖供给来维持功能和存活，所以，脑对低血糖极其敏感。当血糖较正常水平的轻微下降20 mg/L，就可以引起脑的糖摄取减少、胰岛素的分泌抑制和促发反向调节激素分泌的反应，使交感一肾上腺系统处于兴奋状态，肾上腺素大量释放入血，使颅脑血管过度收缩，因此诱发头痛。
第五、许多酒含有高浓度组织胺，会造成头痛，还有一些酒类（如啤酒、果酒、米酒等）富含一种被称为酪胺的物质，也会诱发头痛。组织胺进入体液或血液循环，使脑血管的平滑肌痉挛，从而引发头痛。而酪胺属儿茶酚胺类物质，能够刺激交感神经末梢释放去甲肾上腺素，它具有收缩血管和升高血压的作用，从而导致头痛。
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从导致宿醉后头痛的原因中，我们可以总结出以下几个方面去预防宿醉后头痛：
首先，不要空腹喝酒。因为酒精会抑制糖异生和肝糖原分解,如果机体没有充足的葡萄糖储备，就会引起低血糖性头痛，所以，饮酒前吃点食物，尤其是吃一些碳水化合物能较快提高血糖，将会降低因饮酒引起的低血糖事件，缓解部分头疼，
其次，喝酒过程中适当补水，可以减轻因脱水引起的头痛。酒后出现尿频口渴头痛等脱水症状后补充一些含钾钠的淡盐水，可以止吐，防止电解质紊乱。也可以喝点蜂蜜水，研究表明，蜂蜜含有一种特殊的果糖，缓急止痛，可以促进酒精的分解吸收，减轻头痛症状。
最后，尽量不要饮酒，更不要醉酒，纵有千般方法都不如最直接的办法：不喝。实在无法避免，请小口分次饮酒，延长饮酒时间，喝酒前可以提前吃一些促进胃动力的药物，避免酒精大量在胃部被吸收入血，酒后不要饮用浓茶来醒酒，茶碱只会增加头痛。
