Οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η παγωμένη τροφή ή το παγωμένο ποτό προκαλούν απότομα αυξημένη ροή αίματος σε μία μεγάλη αρτηρία του εγκεφάλου που βρίσκεται πίσω από τα μάτια, στο κέντρο του εγκεφάλου, και αυτή η διαστολή στη συνέχεια επιφέρει τον πονοκέφαλο. Ο πόνος υποχωρεί, όταν περιορίζεται και πάλι η ροή του αίματος και η αρτηρία επανέρχεται στην αρχική διάμετρό της.
Ο εγκέφαλος επειδή είναι τόσο ζωτικό όργανο, είναι πολύ ευαίσθητος στις αλλαγές της θερμοκρασίας. Όταν αντιληφθεί ότι κάτι παγωμένο εισάγεται ξαφνικά στον οργανισμό, τότε απότομα, ως αυτοάμυνα, διαστέλλονται οι αρτηρίες και αυξάνεται η ροή του αίματος για να διατηρηθεί ζεστός ο εγκέφαλος. Όμως επειδή το κρανίο έχει δεδομένη και περιορισμένη δομή, η απότομη αύξηση στην κυκλοφορία του αίματος στο εσωτερικό του, αυξάνει την ενδοκρανιακή πίεση και προκαλεί πονοκέφαλο.
