A migrén és a fejfájás, amelyeket gyakran a stressz vált ki, és szabálytalan agyhullámmintákkal járnak, szintén enyhíthető. A neurofeedback segít az egyéneknek azáltal, hogy kiegyensúlyozottabb agyhullám-aktivitást segít elő, ami potenciálisan csökkentheti a migrénes rohamok gyakoriságát és intenzitását. Mivel a neurofeedback a stresszre és az ingerekre adott szabályozottabb agyi választ ösztönzi, hatékony megelőző intézkedéssé válhat. Ez tartós enyhülést, jobb életminőséget és sokak számára a mellékhatásokkal járó gyógyszerek használatának csökkenését eredményezheti. A neurofeedback reményt nyújt a fejfájásban és migrénben szenvedők számára, lehetővé téve, hogy visszanyerjék az irányítást fájdalmuk felett, és javítsák általános jólétüket.

Othmer az elsők között alkalmazta migrén esetén sikerrel a neurofeedbacket. Baloldali fejfájásnál a 2-7 Hz és magas béta tevékenység csökkentését és a 15-18 Hz fokozását tanították a betegeknek, míg jobboldali fejfájásnál hasonlóan, az alacsony és magas frekvenciás tevékenységet lefelé trenírozták és 12-15Hz-et pedig fel (Othmer, 1994).

 Az imént említett tréning egy kissé módosított változatát, ahol a théta (4-7Hz) tevékenységet le és az SMR (12-15Hz) tevékenységet pedig felfelé edzették is eredményesnek bizonyult fejfájásokkal csillapítására (Tansy, 1991). Eredményesnek találták a két agyfélteke T3-T4 pontjainak fázis tréningjét is migrén esetén, ami a hangulatra is jó hatással volt (Othmer és Othmer,2001). Migrénes (aura nélkül) gyerekeknél sikerrel alkalmazták a lassú kérgi tevékenység kontrolljának tréningjét a fájdalmak megszűntetésére, amihez elég volt 10 alkalom (Siniatchkin et al.,2000).

Egy újabb 2011-es vizsgálatban 71 migrénnel (aura nélkül) diagnosztizált személy vett részt, közülük 46 fő részesült neurofeedback tréningen és 25 választotta a hagyományos gyógyszeres kezelést (Walker, 2011).  A neurofeedback-nél a 21-30Hz-es tevékenység csökkentését és a 10Hz-es tevékenység fokozását tanították, a fájdalommal érintett agyféltekéknél féltekénként 5 alkalommal. A neurofeedback tréning csoportban a többség (54%) a fájdalmak teljes megszűnéséről számolt be, sokan (39%) a fájdalmak gyakoriságának több mint 50%-al való csökkenéséről, és néhányan (4%) a fájdalmak előfordulásának kevesebb, mint 50%-os csökkenéséről. A gyógyszeres csoportban a többségnél (68%) nem csökkent, néhány személynél (20%) kevesebb, mint 50%-al csökkent a fájdalmak gyakorisága.