La céphalée en grappe se manifeste par des douleurs unilatérales, intenses, localisées principalement autour de l'œil. Une autre caractéristique typique de la douleur est son apparition généralement la nuit ou au petit matin, aux mêmes heures.

Les symptômes associés sont les suivants :

* Congestion, larmoiement ou sensation de brûlure au niveau de l'œil du même côté
* Congestion nasale ou écoulement nasal du même côté
* Transpiration au niveau du front ou de la joue du même côté
* Ptosis (chute de la paupière) du même côté
* Œdème du visage et de l'œil
* Agitation et anxiété
* La personne souffrant d'une céphalée en grappe est généralement incapable de rester assise en raison d'une anxiété accrue et ressent le besoin de se déplacer. Il peut parfois y avoir une photophobie, comme dans les migraines. Pendant la crise douloureuse, il peut également y avoir une bradycardie (ralentissement du rythme cardiaque), une hypertension (augmentation de la pression artérielle) et une augmentation de la sécrétion gastrique.