סוג זה של כאב ראש אופיין עוד לפני כמה מאות שנים. בספר שנכתב בשנת 1745, מוצאים תיאור קלאסי על גבר הסובל מ Cluster Headache: "ההתקף מגיע כל יום, מעל ארובת העין השמאלית. אחרי זמן קצר העין השמאלית מתחילה להאדים ולהתמלא בדמעות. הכאב הוא כה עז עד שהוא יוצא מדעתו. אחרי כמה שעות הכאב חולף מעצמו ואין שום עדות למה שהתרחש קודם לכן…".
כאבי ראש מסוג Cluster Headache מאופיין ע"י התקף חד צידי בראש, המתרחש בתדירות שבין פעם אחת ל-8 פעמים ביום. המונח “Cluster” מקורו בתבנית המאפיינת את כאב הראש הזה: התקבצות (מהמילה קבוצה) של התקפים המגיעים בתקופות הנמשכות על פני שבועות או חודשים. בין התקופות האלה ניתן למצוא תקופות הפוגה, הנמשכות חודשים או שנים (למרות שבערך 10% מהחולים יפתחו תבנית קבועה של התקפים ללא תקופות הפוגה).
כאב הראש מסוג Cluster Headache מתרחש לעיתים קרובות שעה-שעתיים לאחר תחילת השינה, בד"כ באותה השעה מדי יום. מאפיין עיקרי של Cluster Headache הוא מעורבות של הזעה או הפרשות מהעיניים. בד"כ הפציינטים סובלים גם מחוסר מנוחה.
כאב ראש מקבצי מקוטלג יחד עם קבוצה של כאבי ראש נוספים, שהמשותף להם הוא כאב באיזורי עצבוב של העצב המשולש Trigeminal Nerve, במיוחד באיזור המעצבב את העיניים.