偏頭痛患者具有肯定的家族聚集性傾向。遺傳因素最明顯，研究較多的是家族性偏癱型偏頭痛及基底型偏頭痛。有先兆偏頭痛比無先兆偏頭痛具有更高的家族聚集性，有先兆偏頭痛和偏癱發作可在同一個體交替出現，並可同時出現於家族中，基於此，學者們認爲家族性偏癱型偏頭痛和非複雜性偏頭痛可能具有相同的病理生理和病因。
研究發現，偏癱型偏頭痛家族基因缺陷與19號染色體標誌點有關，但也有發現提示有的偏癱型偏頭痛家族與19號染色體無關，提示家族性偏癱型偏頭痛存在基因的變異。與19號染色體有關的家族性偏癱型偏頭痛患者出現發作性意識障礙的頻度較高，這提示在各種與19號染色體有關的偏頭痛發作的外部誘發閾值較低是由遺傳決定的。
國外報道稱，在伴有發作間期眼震的家族性共濟失調家族中，存在19號染色體電壓依賴性鈣通道基因的突變，這與在家族性偏癱型偏頭痛所探測到的一樣。所不同的是其閱讀框架被打斷，併產生一種截斷的α1亞單位，這導致正常情況下可在小腦內大量表達的鈣通道密度的減少，由此可能解釋其發作性及進行性加重的共濟失調。但是，相同的錯叉突變如何導致家族性偏癱型偏頭痛中的偏癱發作目前尚不明確。
