Klasehodepine er verken migrene eller spenningshodepine, men derimot en grusomt smertefull sykdom i sentralnervesystemet, som blant annet involverer dysfunksjoner i sirkadianrytmen, hypothalamus, kryssnettverket mellom mellomhjernen (diencephalon) og midthjernen (mesencephalon), og det trigeminal-autonome nervesystemet.