在经历一段治疗后，颅脑外伤患者可能在医生所称的恢复期结束后仍然暂时或长期经历某些症状，这些症状通常被称为颅脑外伤后遗症，又称为颅脑外伤后综合症。一般可分为器质性颅脑外伤综合症（神经型）和功能性颅脑外伤综合症（精神性）两种。器质性颅脑外伤后遗症指的是颅内存在某些病理变化的情况，包括未清除的血肿、神经纤维裂伤、脑缺血、脑室塌陷、静脉窦和静脉内血栓形成、颅骨缺损、头皮、脑膜、脑组织粘连、颈部肌肉、筋膜、椎体、神经丛、神经根及周围神经的损伤、损伤处疤痕组织的形成、颅内外动脉的栓塞、扩张和炎症等。这些患者通常是在急性损伤时受到相当严重影响的人群。头痛是其主要的临床症状，因为上述病理变化均可导致头痛。头痛的性质因脑内残留损伤的情况而异，可能呈发作性或持续性，且可能为剧烈的针刺样压榨样头痛，也可能是隐痛或闷痛。在体检时，可以观察到神经系统的阳性体征，并且化验室检查，如脑电图、X线摄片、CT扫描和脑脊液检查等，常常显示异常结果。

与此相反，功能性颅脑外伤后遗症患者的伤情通常较轻微，有些甚至在症状发生后才回忆起之前未引起注意的头颈部外伤史。这类患者多为青壮年，感受到的痛苦包括头痛、头晕、失眠、耳鸣、眼花、心慌、胸闷等。然而，通过各种检查，往往难以发现器质性病变。颅脑外伤后遗症引起的头痛治疗仍主要以镇痛为主的对症治疗为主导，精神性颅脑外伤后遗症患者通常能够看到治疗效果，但可能容易复发。相比之下，器质性颅脑外伤后遗症的治疗效果较差。