偏头痛的诊断应根据详细的病史做出，特别是头痛的性质及相关的症状非常重要。如头痛的部位、性质、持续时间、疼痛严重程度、伴随症状及体征、既往发作的病史、诱发或加重因素等。
对偏头痛患者应进行细致的一般内科查体及神经科检查，以除外症状与偏头痛有重叠、类似或同时存在的情况。诊断偏头痛虽然没有特异性的实验室指标，但有时给予患者必要的实验室检查非常重要，如血、尿、脑脊液及影像学检查，以排除器质性病变。特别是中年或老年期出现的头痛，更应排除器质性病变。当出现严重的先兆或先兆时间延长时，有学者建议行颅脑CT或MRI检查。也有学者提议当偏头痛发作每月超过2次时，应警惕偏头痛的原因。
国际头痛协会(IHS)头痛分类委员会于1962年制订了一套头痛分类和诊断标准，这个旧的分类与诊断标准在世界范围内应用了20余年，至今我国尚有部分学术专著仍在沿用或参考这个分类。1988年国际头痛协会头痛分类委员会制订了新的关于头痛、脑神经痛及面部痛的分类和诊断标准。目前临床及科研多采用这个标准。本标准将头痛分为13个主要类型，包括了总数129个头痛亚型。其中常见的头痛类型为偏头痛、紧张型头痛、丛集性头痛和慢性发作性偏头痛。而偏头痛又被分为7个亚型(表1～4)。这7个亚型中，最主要的2个亚型是无先兆偏头痛和有先兆偏头痛，其中最常见的是无先兆偏头痛。
国际头痛协会的诊断标准为偏头痛的诊断提供了一个可靠的、可量化的诊断标准，对于临床和科研的意义是显而易见的，有学者特别提到其对于临床试验及流行病学调查有重要意义。但临床上有时遇到患者并不能完全符合这个标准，对这种情况学者们建议随访及复查，以确定诊断。
由于国际头痛协会的诊断标准掌握起来比较复杂，为了便于临床应用，国际上一些知名的学者一直在探讨一种简单化的诊断标准。其中Solomon介绍了一套简单标准，符合这个标准的患者99%符合国际头痛协会关于无先兆偏头痛的诊断标准。这套标准较易掌握，供参考：①具备下列4条特征中的任何2条，即可诊断无先兆偏头痛：A.疼痛位于单侧(或双侧);B.搏动性痛;C.恶心(伴有或不伴有呕吐);D.畏光或畏声。②另有两条附加说明：A.首次发作者不应诊断;B.应无器质性疾病的证据。
在临床工作中尚能遇到患者有时表现为紧张型头痛，有时表现为偏头痛性质的头痛，国内李大年等查阅了国际上一些临床研究文献后得到的答案是，紧张型头痛和偏头痛并非是截然分开的，其临床相确实存在着重叠，故有学者提出二者可能是一个连续的统一体。有时遇到有先兆偏头痛患者可表现为无先兆偏头痛，同样，学者们认为二型之间既可能有不同的病理生理，又可能是一个连续的统一体。
