Die Diagnose von Migräne besteht i. d. R. aus einem ausführlichen Arzt-Patientengespräch, der sog. Anamnese, einer Beschreibung der Art des Kopfschmerzes durch den Patienten sowie einer körperlich-neurologischen Untersuchung. Bei der Anamnese holt der Arzt Informationen ein, die Aufschluss über eine mögliche erbliche Vorbelastung geben und die die Migräne von anderen Erkrankungen abgrenzt. Auch die Beschreibung der Kopfschmerzattacke durch den Patienten kann dem Arzt bei der Diagnose helfen. Bei der Untersuchung des Patienten zur Diagnose einer Migräne kann das Elektroenzephalogramm zum Einsatz kommen. Damit werden die elektrischen Hirnströme gemessen. Eine Ultraschalluntersuchung kann eine mögliche Veränderung der Durchblutung im Gehirn aufzeigen.

Bei einer Migräne leiden die Betroffenen unter einem starkem Kopfschmerz, der i. d. R. nur einseitig auftritt. Man unterscheidet zwischen Migräne mit und ohne Aura, ophthalmoplegischer und retinaler Migräne sowie periodischen Syndromen in der Kindheit. Bei der Migräne ohne Aura kann es zu Symptomen wie Übelkeit und Überempflindlichkeit z. B. gegen Licht kommen. Die Migräne mit Aura wird meist zusätzlich zu diesen Symptomen von Begleiterscheinungen wie Seh- oder Sprachstörungen begleitet. Die ophthalmoplegische Migräne äußert sich in Form einer Augenmuskellähmung, während die retinale Migräne sich auf die Netzhaut auswirkt. Es kann zu einen Gesichtsfeldausfall in einem Auge kommen.

Die genauen Gründe für die Entstehung von Migräne sind noch nicht geklärt, es gibt aber einige Faktoren, von denen bekannt ist, dass sie die Entstehung einer Migräne fördern können. Dazu gehört z. B. eine genetische Veranlagung, die sich durch ein gehäuftes Auftreten von Migräne innerhalb der Familie äußert. Zudem kann ein Ungleichgewicht des Botenstoffs Serotonin zur Entstehung von Migräne führen, da Serotonin auf die Blutgefäße einwirkt. Auch dem Trigeminusnerv wird eine Rolle bei der Entstehung von Migräne zugeschrieben. Er kann sowohl an einer Erweiterung der Blutgefäße als auch an einer Entzündungsreaktion beteiligt sein, die eine Migräne hervorrufen kann.