睡眠与头痛之间的联系无法轻易用少数词语概括清楚。但是，过度使用大脑或者没有及时休息会导致头痛、头晕的经历，这对大多数人来说都是耳熟能详的，甚至有些人只要睡眠少了2到3个小时就会头痛。这也印证了“不懂得休息就不懂得工作”的道理。这表明睡眠与头痛之间存在密切的关系。在对偏头痛进行的流行病学调查中，专家们将睡眠不良列为一个“危险因素”。

睡眠在人的生活中扮演着重要的角色，可以说人一生中有三分之一的时间是用来睡眠的。适当的睡眠对人体健康至关重要。根据巴甫洛夫学说，睡眠有助于大脑休息，使其恢复兴奋性，并且有助于人保持充沛的精力。在睡眠时，意识水平降低，体内的大多数生理活动和化学反应也减缓。这个时候，基础代谢率下降，心率减慢，血压降低，呼吸变深而缓慢，肌肉放松。总之，全身代谢和心血管活动都处于相对较低的水平。大脑电波活动显示出“纺锤状”变化，节律减慢。身体代谢的减缓有助于消除疲劳。

此外，中枢神经递质也参与睡眠过程，并发挥相应的作用。由于这些物质的分泌水平受到生物钟的控制，异常的睡眠会导致神经递质活动规律、合成和代谢等方面的紊乱。其中一些物质（例如儿茶酚胺类）不仅具有递质功能，而且是神经末梢的疼痛物质。如果它们的代谢异常导致局部过度积累，并且导致交感神经和副交感神经失衡，就会诱发头痛。

反过来，头痛也会影响睡眠质量。因为头痛作为不良刺激作用于身体，引起令人不适的情绪反应，干扰入睡。头痛和睡眠可以相互影响，互为因果。在治疗头痛时，医生经常建议病人同时服用适量的镇静剂，这是出于这个原因。