평상시에는 증상이 없다가도, 잠만 자면 두통이 생기기도 한다. 이를 '수면성 두통'이라 한다.

뇌졸중·수면 무호흡증 등 두통을 유발하는 질병이나 원인이 딱히 없는데, 잠이 들고 세 시간 정도 지나면 머리 전체가 묵직하고 짓누르듯 아파 잠에서 깨는 경우가 있다. 수면성 두통인데, 전체 두통 환자의 5% 미만이 이 수면성 두통을 겪는다. 수면성 두통은 50대 이상 여성에게 잘 생긴다.

수면성 두통의 원인은 뇌에서 일주기 리듬을 관장하는 시상하부와 송과체가 노화된 탓으로 추정한다. 뇌 노화 탓에 일주기 리듬에 관여하는 멜라토닌이 제대로 분비되지 않아, 수면 주기가 깨지면서 두통이 생기는 것이다.

잠이 들고 세 시간 정도 지난 뒤 두통이 나타나는 이유는 수면 주기 중에서도 특히 꿈꾸는 수면인 렘수면 단계가 제대로 안 이뤄지기 때문이다. 수면 주기는 여성호르몬과도 관련이 있어서 폐경이 시작된 50세 여성에게 수면성 두통이 흔하다.

수면성 두통은 자기 전 커피를 마시면 완화된다. 커피에 들어 있는 카페인이 이미 깨진 수면 주기를 변화시켜 정상화하는 것으로 추정된다. 병원에서는 리튬, 인도메사신, 멜라토닌 성분의 약물을 처방하기도 한다.