Η διάγνωση γίνεται με βάση το ιατρικό ιστορικό, τη νευρολογική εξέταση και τον εργαστηριακό - απεικονιστικό έλεγχο. Είναι πολύ συνηθισμένο να "βαφτίζονται" όλοι οι πονοκέφαλοι ημικρανίες, κάτι που μπορεί να αποδειχθεί επιζήμιο, καθώς ο κάθε τύπος κεφαλαλγίας έχει διαφορετικό τρόπο αντιμετώπισης. Συνεπώς, τα φάρμακα για την ημικρανία δεν είναι αποτελεσματικά πχ στην κεφαλαλγία τύπου τάσεως και αντιστρόφως. Πολύ σημαντικό είναι ο ασθενής να λαμβάνει φαρμακευτική αγωγή, όταν χρειάζεται, κατά το δυνατόν στην έναρξη του πόνου. Πολύ χρήσιμο είναι επίσης το λεγόμενο Ημερολόγιο κεφαλαλγίας, στο οποίο ο ασθενής καταγράφει το κάθε επεισόδιο κεφαλαλγίας, καθώς και διάφορα στοιχεία όπως το πώς ξεκίνησε, πόσο διήρκησε, αν έλαβε παυσίπονο και τι ανταπόκριση είχε σε αυτό κ.ά. Αυτό είναι ιδιαίτερα βοηθητικό, προκειμένου να ληφθούν πιο σωστές θεραπευτικές αποφάσεις και ακόμα και να προληφθούν νέα επεισόδια αν αναγνωριστούν πυροδοτικά ερεθίσματα.