Vaatamata aastatepikkusele uurimistööle on enamiku peavalude tegelik mehhanism endiselt pisut mõistatuslik. Algselt arvati, et need on põhjustatud kas veresoonte kitsendusest või näo- ja peanaha lihaste tõmbumisest. Kaasaegsed uuringud näitavad, et peavalu võib esile kutsuda loodusliku valuvaigisti, mida nimetatakse serotoniiniks, madal tase. Kui serotoniini tase langeb, saadavad näo ja peanaha põletikulised neurotransmitterid välja valusõnumeid, mida me tajume peavaludena. Pärast serotoniini taseme normaliseerumist kipub enamik valusid taanduma.
Peavaludel on mitmeid sisemisi ja väliseid vallandajaid, alates toidutundlikkusest kuni kliinilise depressioonini. See, mis võib toimida ühe vallandaja vastu, võib teisele teha rohkem kahju kui kasu. Kui praegune serotoniini/neurotransmitteri teooria peab paika, ei pruugi paljud lihaste lõdvestamiseks või veresoonte avamiseks kasutatavad ravimid olla nii tõhusad, kui arvati.
Üks levinumaid peavalude põhjuseid on emotsionaalne stress või depressioon. Viha- või ärevustunne võib põhjustada lihaspingeid näos ja peanahas, mis toob kaasa täiemahulise pingepeavalu. Unetus ja depressioon võivad samuti vallandada peavalu, mis annab serotoniini taseme ja näonärvi ärrituse vahelise seose usaldusväärsuse. Mõned teadlased väidavad, et emotsioonid ise ei tekita peavalu, kuid jätavad inimese neurotransmitteri/serotoniini konflikti suhtes haavatavamaks. Allasurutud emotsioonid põhjustavad ka rohkem valu kui väljendatud viha või ärevus.
Teised levinumad vallandajad on toidu- ja kemikaalitundlikkus. Mõned võivad olla tuttavad Hiina restorani peavalu mõistega. Pärast Hiina toidu tarbimist kogetud peavalu algpõhjus on tundlikkus maitsetugevdaja, mida nimetatakse naatriumglutamaadiks (MSG), suhtes. Teistes toiduainetes võib MSG sisalduda koostisosade loendis hoopis hüdrolüüsitud taimse valguna.
Muid peavalusid võivad vallandada toidud, mis sisaldavad türamiini – aminohapet, mis teadaolevalt mõjutab organismi serotoniini taset. Patsiendid peaksid vältima suures koguses šokolaadi, hapukoore, jogurti, laagerdunud juustu ja oreliliha tarbimist. Teine kemikaal, mida peavaluga võitlemisel vältida, on säilitusaine, mida nimetatakse nitrititeks. Paljud konserveeritud või töödeldud lihad sisaldavad märkimisväärses koguses nitriteid, mis aitavad hoida liha värskemana ja annavad tervisliku roosa värvi. Nitritite käivitusmehhanism võib olla sama, mis naatriumglutamaadil, põhjustades allergilise reaktsiooni tõttu valu.
Mõned haiged usuvad, et kofeiin on nii vallandaja kui ka ravi. Positiivne on see, et paljud peavaluravimid sisaldavad kofeiini, et kiirendada ravimi läbimist seedesüsteemi ja vereringesse. Kui ravim jõuab valu allikani, stimuleerib kofeiin vereringesüsteemi veelgi kiiremate tulemuste saavutamiseks. Kahjuks võib kofeiin põhjustada peavalu ka tundlikel inimestel, eriti suuremate annuste korral. Äkiline krahh pärast kofeiini allaneelamist võib samuti põhjustada “kofeiini peavalu” – võõrutusvormi, mida leevendab ainult aeg või rohkem kofeiini.
Üks levinud vallandaja on alkoholi tarbimine. Mõned punased veinid sisaldavad türamiini, mis võib vallandada toidutundlikkusega seotud peavalu. Kõik alkoholi vormid võivad põhjustada dehüdratsiooni, mis on joomisejärgsel hommikul kogetud kurikuulsa pohmellivalu peamine vallandaja. Mõned teadlased usuvad ka, et alkohol põhjustab veresoonte laienemist, mis võib hiljem kokku tõmbuda püüdes põhjustada peavalu.
Muud vallandajad hõlmavad pimestamist, halbu valgustingimusi, ravimite koostoimet, silmade väsimust ja füüsilist pingutust. Siinusprobleemid ei põhjusta märkimisväärset hulka peavalusid, kuigi siinuse õõnsused ise on väga lähedal neurotransmitteritele, mis võivad olla süüdlased. Peavalude isediagnoosimine võib olla väga raske, seega võib abiks olla reis arsti, allergoloogi või silma-, nina- ja kurguarsti juurde.