Sageli leitakse seos ajuvähi ja peavalude vahel. Üks peamisi seoseid seisneb selles, et inimese kolju mahutavus on piiratud. Kui sissetungija, näiteks ajukasvaja, asub peas, hakkab see kasvama ja laienema, avaldades ajule survet. Kartsinoomi esinemine häirib normaalset tegevust, mis tavaliselt toimub koljus, ning sageli on tagajärjeks turse, surve ja valu.
Teine põhjus, miks ajuvähk ja peavalud on omavahel seotud, on seisund, mida sageli nimetatakse vesipeaks. Tserebrospinaalvedelik siseneb ja väljub peast läbi nelja ajuvatsakese. Kui esineb ajuvähk või kasvaja, võib üks või mitu neist vatsakestest ummistuda. Kui see juhtub, võib peas koguneda tserebrospinaalvedelik, mis avaldab survet ajule ja ajukelmetele, aju ja seljaaju katvatele membraanidele. Igal hommikul ärgates esinevad peavalud on sageli tingitud tserebrospinaalvedelikust, mis on kogunenud öö jooksul, tekitades ajule survet.
Ajukasvaja tagajärjel tekkinud peavalu kirjeldatakse sageli kui tuikavat või pulseerivat. Mõned patsiendid määratlevad seda isegi kui rohkem survet kui valu või valu. Kuigi ajuvähk ja peavalud on tavaliselt omavahel seotud, ei esine kõigil ajukasvaja patsientidel peavalu sümptomina. Samuti ei ole kõik peavalud ajuvähi tagajärg.
Ajuvähi ja peavalude all kannatavad patsiendid märkavad tavaliselt märkimisväärset erinevust tavaliste peavalude ja ajukasvaja põhjustatud peavalude vahel. Üldiselt kipuvad ajukasvajatega seotud peavalud tuimalt pulseerima või valutama kas kogu peas või ainult pea tagaosas. Lisaks tundub, et valu süveneb kummardades. Ajukasvajast tingitud peavalud kipuvad korduma iga päev samal kellaajal ja süvenevad järjest päeva jooksul.
Kuigi peavalud on metastaatilise ajuvähi ja teiste ajukasvajate üks peamisi sümptomeid, võivad neid põhjustada ka mitmed muud seisundid või olukorrad. Ajuvähi ja peavalude vahelist seost ei tohiks automaatselt luua ainult pulseeriva peavalu või tuima valu põhjal. Peavaluga kaasnevad sageli mitmed muud sümptomid, kui süüdlane on ajuvähk, nagu nägemis- ja koordinatsioonihäired, iiveldus ja peapööritus.