Đau nửa đầu là một bệnh rất phổ biến, ảnh hưởng 12–28% dân số ở bất cứ một giai đoạn nào trong cuộc sống.[2] Tuy nhiên, con số này — tỉ lệ bệnh trong cả cuộc đời — không cho thấy một bức tranh rõ ràng về số người đang bị bệnh tại một thời điểm nhất định nào đó. Vì thế, gánh nặng bệnh đau nửa đầu thường được đánh giá dựa trên tỉ lệ bệnh trong một năm — là số bệnh nhân có nhiều hơn 1 cơn đau trong năm trước. Con số thứ ba giúp làm rõ bức tranh này là tỉ lệ mắc mới — là số cơn đau xuất hiện lần đầu tiên ở một lứa tuổi nhất định và giúp đánh giá diễn biến bệnh tăng hay giảm theo thời gian như thế nào.

Dựa trên các kết quả của một số nghiên cứu, tỉ lệ bệnh trong một năm là khoảng từ 6–15% ở đàn ông trưởng thành và từ 14–35% ở phụ nữ trưởng thành.[2] Con số này thay đổi theo lứa tuổi rất nhiều: khoảng 4–5% trẻ em dưới 12 tuổi bị đau nửa đầu, không có sự khác biệt nhiều lắm giữa con gái và con trai.[77] Tỉ lệ mắc mới tăng rất nhanh ở con gái sau khi dậy thì,[78][79][80] và tiếp tục tăng khi trưởng thành.[81] Đến khi bắt đầu độ tuổi trung niên, khoảng 25% phụ nữ đã từng bị đau nửa đầu ít nhất 1 lần một năm, so với tỉ lệ <10% ở nam giới.[2][82] Sau khi mãn kinh, các cơn đau ở phụ nữ giảm đáng kể, và cho đến độ tuổi trên 70 thì số lượng bệnh nhân nam và nữ lại xấp xỉ nhau, với tỉ lệ bệnh trở lại khoảng 5%.[2][82]

Ở mọi lứa tuổi, đau nửa đầu không có tiền triệu phổ biến hơn có tiền triệu, với tỉ lệ trong khoảng từ 1.5:1 đến 2:1.[83][84] Các số liệu về tỉ lệ mắc mới cho thấy các cơn đau ở phụ nữ trong độ tuổi sinh đẻ nhiều hơn chủ yếu là các cơn đau nửa đầu không có tiền triệu.[83] Vì thế ở lứa tuổi tiền dậy thì và sau mãn kinh, đau nửa đầu có tiền triệu có phần phổ biến hơn lứa tuổi từ 15–50.[81][85]

Có mối liên hệ mật thiết giữa tuổi, giới tính và các loại đau nửa đầu.[86]

Sự khác nhau về tỉ lệ bệnh giữa các vùng địa lý khác nhau không thực sự đáng kể. Các nghiên cứu cho thấy ở châu Á và Nam Mỹ, tỉ lệ bệnh tương đối thấp,[87][88] nhưng cũng không vượt ra ngoài khoảng giá trị của châu Âu và Bắc Mỹ.[2][82]

Tỉ lệ mắc mới của bệnh đau nửa đầu có liên quan đến tỉ lệ mắc bệnh động kinh trong các gia đình, tỉ lệ đau nửa đầu cao gấp đôi ở những người có người thân bị động kinh, và càng phổ biến hơn ở những bệnh nhân động kinh.[89]