一般醫生對頭痛患者除詢問有關的頭痛病史外， 還會進行常規的內科系統檢查和神經科檢查。 必要時， 醫生也要選擇適當的實驗室檢查， 以取得正確的診斷。 具體選擇哪種檢查， 醫生會提出建議並經得患者同意後進行。
血、尿、便常規檢查：以瞭解有無感染、貧血， 有無寄生蟲和腎臟疾患等。
X線檢查：可涉及顱腦、頸椎、鼻額部， 以瞭解有無顱內外骨質病變、頸椎病及副鼻竇病變。
腦脊液檢查：如懷疑有顱內病變者， 可做腰椎穿刺抽取腦脊液化驗， 以瞭解有無顱壓增高和顱內出血等。
腦電圖和腦地形圖：觀察有無顱內病變， 並對其定性做一參考， 對癲癇、顱內腫瘤、腦炎有一定診斷意義。
經顱多普勒超聲腦血流檢查：對顱內血流情況可做基本的瞭解。 部分偏頭痛患者發作期血流速度加快。
CT和磁共振（MRI）檢查：對嚴重頭痛又高度可疑腦內器質性病變的患者做CT和MRI檢查十分必要。 對於顱內腫瘤、寄生蟲、血腫及腦血管病變都能提供確切的診斷依據。
