Bij koude hoofdpijn wordt gedacht dat deze vorm van hoofdpijn ontstaat doordat bij forse afkoeling van het hoofd bepaalde (dunne) spieren van het hoofd samentrekken. Bij langdurige samentrekking (contractie) van deze spieren ontstaat hetzelfde als je bijvoorbeeld een gewicht in de lucht moet houden. Een goed hoofddeksel of massage op de gespannen musculatuur helpt tegen deze vorm van hoofdpijn.
Een ander gevolg van hoofdpijn door een koude prikkel is de ijshoofdpijn oftewel braine freeze.
Deze hoofdpijn kan ontstaan als je te snel een koude drank drinkt. Je krijgt dan een bonzende voorhoofdspijn die wordt veroorzaakt door een plotseling toename van de doorbloeding van de voorhoofd slagader. Hierdoor onstaat een toename van de druk op het voorhoofd.