Больові рецептори є в різних тканинах голови. Особливо багаті на них стінки кровоносних судин і тверда мозкова оболонка – сполучнотканинний «мішок», що покриває головний та спинний мозок.
Але такі рецептори є і в двох інших оболонках мозку (павутинній і м'якій), а також в шкірі голови, м'язах, очних яблуках, окісті, черепних пазухах, слизових оболонках. Відсутні вони лише у власне мозковій тканині і в товщі кісткок. При головному болю больові рецептори активізуються, як правило, відразу у декількох тканинах. Рецептори стінок судин, скажімо, порушуються при різкому спазмі судин або стрибку артеріального тиску і беруть участь у виникненні багатьох різновидів головного болю.