半夜醒来头痛，可能为神经性头痛所引起。比如白天太过于劳累或者精神过度紧张，就容易导致半夜交感神经仍旧处于兴奋状态，进而造成半夜醒来头痛。
也可能是由于患有呼吸睡眠暂停综合征。在睡觉的过程当中总是打鼾，致使气道频繁出现低通气状态，造成呼吸暂停，致使大脑缺血、乏氧，也会在半夜醒来头痛。
此外，还可能与颈椎病有关。如果颈椎病患者在睡觉过程当中体位不当，很容易造成在椎体间走行的神经受压或者血管受压，致使大脑供血不足，也可在半夜醒来头痛。