찬 음식에 의해 입천장 등의 혈관이 갑자기 수축했다가 다시 넓어지는 과정엣 뇌의 '삼차 신경(크게 세 갈래로 나뉘는 뇌신경으로 뇌혈관과 얼굴 등에 분포)​'이 자극받기 때문이다.

뇌가 차가워지는 것을 막기 위해 따뜻한 혈액을 공급하고자 뇌혈관이 갑자기 넓어지며 두통이 생긴다는 가설도 있다.

하버드대 의대가 13명을 대상으로 얼음물을 마시게 하고 초음파기계로 뇌 혈류를 측정한 결과, 뇌에 혈액을 공급하는 전대뇌동맥 혈류가 급속하게 증가하는 것이 밝혀졌다.

찬 음식에 의한 두통은 주로 머리 앞쪽에 나타나지만, 양옆으로 나타나기도 한다. 일부 눈에 통증이 생기기도 하는데, 삼차 신경이 눈 주변과도 연결돼있기 때문이다.

또한 평소 편두통을 겪는 사람에게 잘 나타난다. 이들은 삼차 신경이 이미 과민한 상태이기 때문이다.

찬 음식으로 생긴 두통을 빨리 완화하려면 ▲ 따뜻한 물을 마시거나 ▲ 입천장에 혀를 갖다 대거나 ▲ 손으로 입과 코를 가린 채 숨을 빨리 내쉬어 입천장을 데우는 것이 도움이 된다.

찬 음식에 의한 두통은 보통 1~5분 이내에 완화되며 몸에 큰 문제를 일으키지 않는다. 단, 두통이 오래 지속되거나 과거에 없다가 최근 심해졌다면 검사를 받아볼 필요가 있다.​