月经期头疼跟血清中雌二醇，就是女性雌性激素浓度变化有关。由于女性的生理特征，月经前后血中的雌二醇水平降低，在某些特殊人群当中，会引起颅内外血管以及子宫血管对5-羟色胺、多巴胺等物质更加敏感，从而使血管扩张和收缩平衡失调，使部分敏感的人，像偏头痛的病人发生头疼，月经后血清中的雌二醇水平逐步恢复正常，病人的头痛可以得到缓解。另外，雌激素包括雌二醇通过刺激泌乳素的分泌，进而直接或间接导致前列腺素分泌，而前列腺素作用于脑血管引起脑血管过度扩张和收缩，也可以引起头疼，并且伴随着月经周期变化，也可以激发头痛发作。除此之外，女性患者在月经期间可以产生焦虑症从而引起头疼，月经期间的头疼跟内分泌环境和焦虑是有关联的。