Hubungan sering dibuat antara kanker otak dan sakit kepala. Salah satu mata rantai utama terletak pada kenyataan bahwa tengkorak manusia memiliki kapasitas yang terbatas. Ketika penyusup, seperti tumor otak, tinggal di kepala, ia mulai tumbuh dan berkembang, memberi tekanan pada otak. Kehadiran karsinoma mengganggu aktivitas normal yang biasanya terjadi di dalam tengkorak, dan sering terjadi pembengkakan, tekanan, dan nyeri.
Alasan lain hubungan kanker otak dan sakit kepala adalah karena kondisi yang sering disebut sebagai hidrosefalus. Cairan serebrospinal masuk dan keluar kepala melalui empat ventrikel di otak. Jika ada kanker otak atau tumor, satu atau lebih dari ventrikel ini dapat tersumbat. Ketika ini terjadi, cairan serebrospinal dapat menumpuk di kepala, menyebabkan tekanan pada otak dan meningen, selaput yang menutupi otak dan sumsum tulang belakang. Sakit kepala yang muncul saat bangun tidur setiap pagi seringkali merupakan akibat dari cairan serebrospinal yang menumpuk sepanjang malam, menciptakan tekanan pada otak.
Sakit kepala yang dihasilkan sebagai akibat dari tumor otak sering digambarkan sebagai berdenyut atau berdenyut. Beberapa pasien bahkan mendefinisikannya sebagai lebih dari tekanan daripada sakit atau nyeri. Sementara kanker otak dan sakit kepala umumnya terkait bersama, tidak semua pasien tumor otak mengalami sakit kepala sebagai gejala. Demikian juga, tidak semua sakit kepala adalah akibat dari kanker otak.
Pasien yang menderita kanker otak dan sakit kepala biasanya melihat perbedaan mencolok antara sakit kepala biasa dan sakit kepala akibat tumor otak. Secara umum, sakit kepala yang terkait dengan tumor otak cenderung menunjukkan rasa berdenyut atau nyeri di seluruh kepala atau hanya di bagian belakang kepala. Selain itu, rasa sakit tampaknya memburuk saat membungkuk. Sakit kepala akibat tumor otak cenderung kambuh pada waktu yang sama setiap hari dan semakin memburuk sepanjang hari.
Sementara sakit kepala adalah salah satu gejala utama kanker otak metastatik dan tumor otak lainnya, mereka juga dapat disebabkan oleh sejumlah kondisi atau situasi lain. Hubungan antara kanker otak dan sakit kepala seharusnya tidak secara otomatis dibuat hanya berdasarkan nyeri kepala berdenyut atau nyeri tumpul saja. Sakit kepala sering disertai dengan sejumlah gejala lain ketika kanker otak adalah biang keladinya, seperti masalah penglihatan dan koordinasi, mual, dan pusing.