吸烟之后出现头痛，是因为香烟中的一氧化碳进入人体之后，人体体内的血红蛋白会优先吸取一氧化碳，从而导致血红蛋白不能吸取足够的氧气。导致患者出现短时间的缺氧状态，从而引起头痛的症状。也会降低脑部的循环，从而导致脑部处于短暂的缺血、缺氧状态，会引起脑部血管痉挛甚至出现闭塞，从而导致局部麻痹出现头痛的症状。
除此之外，其中的物质也会导致血管收缩，减少血液循环的速度，从而导致出现动脉粥样硬化引起血压上升，也会引起头痛的症状。香烟中的尼古丁物质会阻碍脑部神经运作，从而导致患者短时间内出现反应减弱，会引起神经受损引起头痛。