La classificazione maggiormente utilizzata è la International Classification of Headache Disorders (ICHD), definita dalla International Headache Society (IHS). Tuttavia una classificazione più pratica delle cefalee prevede la distinzione in:

Cefalee primarie ovvero quelle non secondarie ad altre patologie cranio-facciali.
Si possono dividere in quattro gruppi principali:

• Emicrania senz’aura
• Emicrania con aura
• Cefalea di tipo tensivo (CTT)
• Cefalea a grappolo o Cluster headache

Se queste cefalee primarie diventano croniche, può risultare difficile distinguerne l'origine, poiché spesso in questi casi tendono ad avere una componente mista (tensionale, a grappolo, emicrania "trasformata").

Cefalee secondarie ovvero dovute ad un processo identificabile.
La cefalea rappresenta il sintomo che si associa ad altre malattie organiche.

• Da lesioni intracraniche (processi occupanti spazio, modificazioni pressorie del liquor, alterazioni meningee)
• Da lesioni extracraniche (oculari, nasali e paranasali, orecchi, denti, bocca)
• Traumatiche e post-traumatiche
• Da nevralgia del trigemino, del glosso-faringeo, occipitale
• Da allergie
• Secondarie a patologie internistiche (vascolari, da assunzione/interruzione di sostanze, infettive, ormonali, metaboliche)