花粉症による頭痛や頭重感は、複数の生理現象が重なり合って発生します。最大の要因は、鼻粘膜の激しい腫れに伴う慢性的な酸欠状態です。鼻腔が塞がることで無意識のうちに口呼吸となり、脳へ十分な酸素が供給されにくくなるため、頭全体がぼんやりと重く締め付けられるような感覚が生じます。
さらに、体内に入った花粉を排出しようとして免疫細胞から分泌されるヒスタミンなどの化学伝達物質も大きく関与しています。ヒスタミンは血管を拡張させたり知覚神経（三叉神経）を過敏に刺激したりするため、頭部周辺の神経痛やズキズキとした痛みを誘発する引き金になります。
加えて、繰り返すくしゃみや鼻をすする動作によって、首や肩、後頭部の筋肉が過度に緊張し、緊張型頭痛を併発するパターンも目立ちます。アレルギー反応と身体的疲労が重なることで、頑固な頭の重さが形成されていきます。
