Ebenfalls typisch ist das periodische Auftreten: Akute Schmerzattacken, die über mehrere Wochen oder Monate andauern können (Clusterperiode), wechseln sich mit kopfschmerzfreien Phasen ab. Zwar ist die genaue Ursache des Cluster-Kopfschmerzes bislang noch nicht geklärt, allerdings sind einige Auslösefaktoren wie zum Beispiel Alkohol oder Hitze bekannt.
Cluster-Kopfschmerzen beginnen plötzlich und betreffen in der Regel nur eine Gesichtshälfte. Sie treten meistens um ein Auge herum auf, können aber auch in Richtung Nasenwurzel, Kiefer, Schläfe, Stirn, und Nacken ausstrahlen. Der Schmerz wird von einigen Bertoffenen als ein glühend heisses Messer im Auge beschrieben und auf Grund seiner Stärke auch als «Suizid-Kopfschmerz» bezeichnet. Die Dauer einer Schmerzattacke kann von einer Viertelstunde bis zu drei Stunden reichen. Die Häufigkeit der Attacken reicht von einer Attacke jeden zweiten Tag bis acht Attacken täglich. Cluster-Kopfschmerzen gehen meistens mit folgenden Symptomen einher: Augentränen und Augenrötung, Pupillenverengung, Lidschwellung und hängendes Augenlied, Nasenschleimhautschwellung, Schwitzen im Gesichtsbereich, körperliche Unruhe und starker Bewegungsdrang.
Cluster-Kopfschmerzen sind im Vergleich zu anderen Kopfschmerzarten relativ selten. Weniger als ein Prozent der Bevölkerung ist davon betroffen, jedoch etwa zehn Prozent leiden an Migräne. Die Kopfschmerzen treten hauptsächlich bei jungen Männern im Alter zwischen 20 und 40 Jahren auf. Warum Männer rund dreimal häufiger betroffen sind als Frauen, konnte noch nicht geklärt werden.
Trotz intensiver Forschung ist bis heute nicht eindeutig geklärt, wie es zu Cluster-Kopfschmerzen kommt. Die Erweiterung bzw. die Entzündung der Blutgefässe scheint nicht, wie früher angenommen, die Ursache für die Beschwerden zu sein. Aktuelle wissenschaftliche Untersuchungen weisen eher auf eine Fehlsteuerung des Hirns hin. Weiterhin wird vermutet, dass eine biologische Rhythmusstörung die Entstehung von Cluster-Kopfschmerzen verursachen könnte. Dabei spielt der Hypothalamus eine zentrale Rolle. Dieser bildet einen Teil des Zwischenhirns und reguliert neben Körpertemperatur, Kreislauf und Nahrungsaufnahme auch den biologischen Tag-Nacht-Rhythmus. Für diese Vermutung spricht das oft an Tages- beziehungsweise Jahreszeiten-gebundene Auftreten der Cluster-Attacken.
Bei der Behandlung von Cluster-Kopfschmerzen sind herkömmliche Schmerzmittel unwirksam. Auch alternative Therapien wie Akkupunktur oder Massagen zeigen keine Wirkung.
Cluster-Kopfschmerzen sollten immer ärztlich behandelt werden. Behandelt wird individuell mit unterschiedlichen Wirksubstanzen. So hilft bei einem Anfall oft medizinischer Sauerstoff, der über eine Gesichtsmaske inhaliert wird. Dies wirkt jedoch nicht bei jedem Betroffenen. Diesen Menschen kann meist mit einem Migräne-Spray geholfen werden. Zur Prophylaxe werden ebenfalls verschiedene Substanzen empfohlen, die angepasst werden müssen.